一种基于预采样的模块级热分析方法
【专利摘要】本发明公开了种基于预采样的模块级热分析方法，该分析方法包括采样热阻矩阵S的预提取模块，预提取模块将S作为参数库输入S到实用电阻矩阵R的映射模块，映射模块将R作为参数库输入到基于R计算芯片温度Tchip的模块。由于是采用预提取方法，然后将根据方案中模块的大小与位置直接使用S计算出模块之间的相关热阻矩阵R，芯片布局变化后无需再次提取芯片模块的相关热阻，该分析法可以获得3.7倍的加速效果。
【专利说明】一种基于预采样的模块级热分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子自动设计领域，具体涉及一种基于预采样的模块级热分析方法。【背景技术】
[0002]目前多核CPU采用同质架构，即每个核拥有相同的逻辑功能模块、容量相同的专享缓存(cache)，占有相同的内核面积，同时共享LLC缓存、I/O等功能模块。每个核具有相同数量的工作模式，每种工作模式具有不同的能耗，即每个核具有一个全速高能模式外，还具有多个节能程度不同的节能模式。
[0003]在每个核内，一般都具有一个功耗密度最大的逻辑功能模块、一个指令LI缓存和一个数据LI缓存，其功耗密度次之，一个功耗密度最小的L2缓存。由于注入的热量大，每个核的热点(温度最高点)出现在逻辑功能模块，所以在物理设计中，逻辑功能模块一般要布放在散热条件好的芯片边沿处，而将功耗密度最小的LLC缓存布放在散热条件最差的芯片中央，以降低芯片的热点温度。图1a为Alpha 21264芯片的物理布局[13]，用HotSpot计算分析的温度分布如图1b所示。
[0004]芯片热分析及HotSpot模块级模型
[0005]在MPSoC结构级热分析中，一般采用稳态热分析方法计算温度分布，以降低计算复杂度[7，8]。对于稳态热分析而言，将芯片的功耗分布作为注入的热流向量P，对芯片进行离散化建模后，可以获得节点之间的热导矩阵G，目前多采用如下的稳态热分析方程计算节点温度分布向量T:
[0006]GXT = P (I)
[0007]对于多核DPTM研究，目前广泛采用Skadron等发表的HotSpot热分析模型进行构建热导矩阵G，并采用上式进行计算。HotSpot采用基于等效热导的电路模型，将体系结构级的块作为分析热点的对象。
[0008]电热耦合效应:温度对漏电流功耗的影响
[0009]芯片功耗由动态功耗Pdynamic与静态功耗Pleakage两部分组成，随着工艺的提高，Pleakage已成为芯片功耗的主要贡献者。而工作温度的升高可以明显增大Pleakage,此现象称之为电热耦合效应。本发明通过HSPICE软件进行曲线拟合[15]、以获得如下的温度与漏电流之间的关系式:
[0010]
【权利要求】
1.一种基于预采样的模块级热分析方法，其特征在于，所述分析方法包括采样热阻矩阵S的预提取模块，预提取模块将S作为参数库输入S到实用电阻矩阵R的映射模块，映射模块将R作为参数库输入到基于R计算芯片温度Tchip的模块； 在预提取模块内，首先输入内核尺寸采样质元边长h数据，再将将质元边长h数据离散化得到M = nxXny个质元，将离散后的质元进行M此热阻向量提取构建S采样热阻矩阵； 在映射模块内，输入布图方案得到N个木块的面积与位置，根据模块的角坐标，去顶每个模块涵盖的质元及其占比；再根据模块的中心坐标，确定每个模块的中心点、相邻质元及其影响系数；在顺序取出模块根据所占的质元及其占比，计算模块P为所有模块中心点的相邻质元所带来的温度升高Tiu ;根据模块q中心点的相邻质元及其影响系数，来计算模块P对模块q所带来的温度升高Tp、q，及模块P和模块q之间的相关热阻Rp，q，构建实用矩阵； 在芯片温度Tdlip模块内，收入所有工作模式下的热量注入向量P序列，根据注入向量P和实用矩阵来计算模块的温度T,，统计出模块的温度最高值为芯片温度Tdlip，根据热量注入向量P序列所对应的Tdlip序列来统计输入布图方案的最高芯片温度Tmax。
2.如权利要求1所述的基于预采样的模块级热分析方法，其特征在于，所述预采样热阻矩阵S=j[0,M) JfS= IaiijI1I1J [O, Μ)简称为采样热阻矩阵，」是采样质元i与采样质元j之间的互阻，aUj是采样质元i的自阻。
3.如权利要求1所述的基于预采样的模块级热分析方法，其特征在于，所述模块P，它的热量激励共覆盖np个采样质元，对于模块q中心点的影响点j，它对点j温度升高Tpij的贡献为:
【文档编号】G06F17/50GK104021260SQ201410295456
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】骆祖莹, 邹甜, 赵国兴, 李晓怡 申请人:北京师范大学