Pipeline Blocking：走行時パワーゲーティングのための命令実行制御手法

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  • Pipeline Blocking : ソウコウジ パワーゲーティング ノ タメ ノ メイレイ ジッコウ セイギョ シュホウ
  • Pipeline Blocking: Fine-grain Control of Instruction Execution for Run-time Power-gating

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近年，リーク電流による消費電力の増加が問題となっている．本論文では特に実行時のロジック部におけるリーク電流削減を目的に，Pipeline Blocking と呼ぶ細粒度命令スケジューリング方式を検討する．本方式は，演算器回路がアイドルの際にパワーゲーティング手法によるリークエネルギー削減を行うことを前提とし，その効果を最大化するために処理を空間的・時間的に閉じ込め，処理を行う際はできるだけ 1 度に大量の処理を，またストール時にはできるだけ長い間ストールする，というように命令実行を制御するものである．その具体的な手法として本論文では，L1 データキャッシュミス発生の際の命令実行スケジューリング，および同時発行命令数の細粒度制御手法を提案する．本手法を評価した結果，従来手法に比べ，1.3% の性能低下で 7.3% 程度パワーゲーティングにより整数演算器部のリーク電流を削減できるサイクル数を増加させることができ，効率的にリークエネルギーを削減可能であることが分かった．

As semiconductor technology scales down, leakage-power becomes dominant in the total power consumption of LSI chips. To reduce runtime leakage-power, we propose a new instruction execution control strategy called Pipeline Blocking in which a set of processing is put into a temporally and spatially packed region to maximize leakage-energy saving by a power-gating technique. We propose an execution control method when L1 data-cache misses occur and also propose a fine-grain issue-width control technique. We evaluate the proposed strategy and the result reveals that the proposed method reduces leakage energy by 7.3% for the integer unit with 1.3% performance degradation on average, compared with a conventional technique.

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