資源リサイジングとクロック周波数ブーストを適応的に切り替えるデュアルターボブースト

プロセッサのTDP(thermal design power)は，すべてのコアが動作している場合を想定して決められている．しかし，そのような場合は多くなく，電力予算は余っていることが多い．現在では，これを動作コアに割り当て，クロック周波数を増加させ，単一スレッドの実行性能を改善する手法がとられている．しかし，クロック周波数を増加するだけでは，メモリアクセス時間が実行時間の多くを占めるメモリインテンシブなプログラムの実行においては効果が少ない．これに対して，我々はこれまでに，動的に命令ウィンドウの資源を拡大し，メモリレベル並列を利用し性能を改善する資源のリサイジング手法を提案した．しかし，電力をより多く消費する，また，計算インテンシブなプログラムの性能を向上させることはできないという欠点があった．本論文では，アイドルコアが存在するときの余剰電力予算の活用方法として，プログラムの実行フェーズが，メモリインテンシブか計算インテンシブのどちらかであるかを動的に予測し，資源リサイジングかクロック周波数ブーストかを選択することによりそれぞれの利点を活かすデュアルターボブーストを提案する．本手法を用いれば，プログラムがメモリインテンシブか計算インテンシブのどちらであっても適応的に余剰電力予算を性能向上に結びつけることができる．SPEC2000プログラムを使用して評価を行ったところ，資源リサイジング，クロック周波数ブースト単体を適用した場合に対して，デュアルターボブーストにより，それぞれ，12%，8%性能が向上することを確認した．

The TDP (thermal design power) of a processor is determined under the assumption where all cores are working. However, such a case is not often, and thus power budget is left in many cases. In current microprocessors, a method that boosts the clock frequency by allocating the left budget to working cores is introduced to increase performance. Unfortunately, this method is ineffective in memory-intensive programs, because memory access time dominates the execution time. On the other hand, we previously proposed the resource resizing scheme that improves performance of memory-intensive programs. However, this scheme has a drawback that more power is consumed and it cannot improve performance of computer-intensive programs. This paper proposes a scheme called dual turbo boost that effectively utilizes left power budget when several cores are idle. The scheme selects the resource resizing or clock frequency boost by predicting whether the executing phase is memory-intensive or not, and exploit each advantage. Our evaluation results using SPEC2000 programs show that the dual turbo boost achieves performance improvements over the resource resizing or clock frequency boost solely by 12% or 8%, respectively.