读书报告12.10——钟小雅

我这周主要看了Survey of Energy-Cognizant Scheduling Techniques文章的INTRODUCTION、BACKGROUND和DYNAMIC VOLTAGE/FREQUENCY SCALING AND DYNAMIC POWER MANAGEMENT的第一小节Basic of DPM and DVFS，文章主要围绕对已知能量时序安排技术的测量展开，提出了怎样平衡性能与运行速度的问题进行研究。

1、介绍：

1.1   能量消耗成为评估电脑系统好坏的一个重要的度量标准，以前不少的传统性能度量标准喜欢测量执行速度，所以人们在建立能量有效地装置上花了很多心思，但是最大有效化的责任还是指向软件的。处理器提供了一个开关，使执行时间可以转化为能量效率，但是怎样在最小影响速度的同时保存更多的能量还要依靠执行时间的管理，如操作系统。能量管理的协调设置开关包括什么时间在什么位置执行软件程序，参考CPU能量管理政策和算法在软件执行时间方面的应用便是对已知能量的时序安排，对已知能量的时序安排是客观的测量。

1.2   现在有三种类型的硬件机制允许我们管理CPU的能量消耗：动态电压和频率的测量（DVFS）和动态能量管理（DPM）；热量管理；非对称多核设计。

1.3   DVFS和DPM允许我们动态的压制CPU的电压和频率，临时延迟执行，这将不可避免的牺牲执行速度，所以怎样优化DVFS和DPM的设计和对算法的控制是一个挑战。

1.4   处理器的温度在能量消耗中也扮演着重要角色，如果处理器温度过高，系统将开启风扇，而风扇冷却消耗的能量非常大，所以我们要避免温度达到热点或局部过热，这样可能会烧坏芯片。

1.5   如果程序一开始就在低能量的运行，则会很好地提高能量的有效性。在同一个芯片上建立高低能量核心系统，他们只是微体系结构不同（即能量配置文件和性能）。结果是通过开关控制速度和能量的权衡可以在非对称系统中应用。

1.6   后面主要的内容是，第二部分：介绍能量消耗和不同测量技术的分析的基本概念；第三部分：时序安排算法在DVFS和DPM的应用；第四部分：讨论热量管理系统；第五部分：非对称机制的时序安排；第六部分：对已知能量时序安排技术研究的未来方向。

2、背景：

2.1   能量消耗基础：

2.1.1 在CMOS（可读写芯片、半导体）周围消耗的能量分为三种：dynamic（动力）、static（能量泄露、静力、静电）、short-circuit（短路）

2.1.2 动力能量消耗由晶体管的开关导致，是CMOS中能量消耗的主要因素，动力能量近似表达公式为：Pd=Cl（结点电容，很大程度上与导线有关）*Nsw（周围开关的每时钟周期的平均数）*Vdd^2（提供的电压）*f（时钟频率）

2.1.3 时钟频率f=k（常数）*（Vdd-Vth（电压1和电压2的界限））^2/Vdd

2.1.4 有2.1.2和2.1.3的公式推出：Pd≈Cl*Nsw*f^3/k^2

2.1.5 现在技术可以减小电压的提供，根据2.1.2可知，动力能量消耗会以二次方减小，但是不幸的是，随着电压的减小，时钟频率也会改变，根据2.1.4可知，动力能量消耗与时钟频率成三次方关系，所以这种方法是不可行的。

2.1.6 静态能量存在能量泄露问题，电流会在能量资源和地面中流动。最低限度的能量泄露主要有子部件的能量泄露造成，其主要因素是晶体管大门的有意关闭。能量泄露比之前成指数地增加主要是提供的电压降低造成的，指数由能量泄露的温度决定，一般能量泄露占总能量消耗的百分之二十至四十，系统温度的增长会使能量泄露成为能量消耗的主要部分。很多人研究怎样减少能量泄露，所以能量泄露不在本次研究的范围内，但控制温度和静态能量的技术在第四部分讲述。

2.1.7 短路的能量消耗是n和p的晶体管在CMOS上同时导电，短路消耗相比于前两个能量消耗来讲不太重要。

2.2   执行时间的能量管理：

2.2.1 第一种解决方法是DVFS和DPM，它使电压和频率动态变化，这种解决方案考虑了频率和性能之间的关系，解释了应用速度慢是由处理器频率降低造成的。

2.2.2 第二种解决方法是Thermal Management，这种方法依赖于观察，不同应用对处理器温度有不同影响，方法是用独立的空间去执行温度控制的操作。

2.2.3 第三种解决方法是Asymmetry-Aware Scheduling，这种方法依赖于微体系结构，简单小的处理器提供较低的性能。在我们的测量中，我们讨论symmetric-ISA asymmetric-performance system哪些部分是相同二进制应用的核心，但提供的性能不同。

2.2.4 能量管理优化有三种方法：DPM和DVFS；Thermal Management；Asymmetry-Aware Scheduling，其细节分别在第三、四、五章中讨论。

3、动态电压和频率的测量和动态能量管理系统：

3.1   DPM和DVFS的基础：

3.1.1 DPM和DVFS的开发是电子元件或装置在很长一段时间里都处于闲置状态，所以我们应该在它闲置的周期关闭以保存能量。

3.1.2 相比于DPM，如果我们定期的进入闲置的周期结果是无效的，还会减少能量不足时休息的位置，它在很大程度上带来了不少潜在因素。

问题：

1、Thermal management algorithms rely on curious 是说热量管理算法依赖于什么？

2、An interesting attempt at resolving this dilemma is offered by asymmetric systems. 是说只有在非对称的系统中才存在这样的困境吗？

3、2.1中的例子

Pd（动态能量的频率），Ed（任务的能量）设Ed=Pd*10

P’d=Cl*Nsw*(Vdd/2)^2*f/2=1/8Pd

E’d=P’d*20=5/2*Pd=5/2*Ed/10=1/4Ed

没看懂！

4、晶体管开关的变化时怎样消耗能量的？