文档名：基于Amdahl定律的异构多核密码处理器能效模型研究
摘要：边缘计算安全的资源受限特征及各种新型密码技术的应用,对多核密码处理器的高能效、异构性提出需求,但当前尚缺乏相关的异构多核能效模型研究.本文基于扩展Amdahl定律,引入密码串并特征、异构多核结构、数据准备时间、动态电压频率调节等因素,将核划分空闲、活跃状态,建立异构多核密码处理器的能效模型.MATLAB仿真结果表明,数据准备时间占比小于10%时,对能效的负面影响大幅下降;固定电压,频率缩放会影响能效值大小;处理器核空闲/活跃能耗比例越小,能效值越大.架构上,固定异构核,同构核数量与密码任务最大并行度相等时能效值最大,最佳异构核数可由模型变化参数仿真得到;多任务调度执行上,流水与并发执行有利于能效值的进一步提升.多核密码处理器芯片板级测试结果表明,仿真结果与实测数据相关系数接近1,芯片实测的数据准备时间、电压频率缩放等因素的影响与仿真分析基本一致,验证了所提能效模型的有效性.该文重点从影响能效变化趋势因素上,为多核密码处理器异构、高能效设计提供一定的理论分析基础与建议.
Abstract：TheresourceconstraintsofEdgeComputingsecurityandapplicationofnewcryptographytechnologiesre-quirethehighenergyefficiencyandheterogeneityofmulti-corecryptoprocessors,butthereisstillalackofenergy-efficientmodel.BasedonextendingAmdahl'slaw,thispaperintroducesthefeatureofcipher,heterogeneousmulticorestructure,da-tapreparationtime,dynamicvoltageandfrequencyscaling,dividescoresintoidleandactivestates,thenbuildstheenergy-efficientmodelofheterogeneousmulticorecryptoprocessor.MATLABsimulationsshowthatthenegativeimpactonener-gyefficiencyisconsiderablyreducedwhenthedatapreparationtimeislessthan10%.Fixedvoltageandfrequencyscalingcanaffectthevalueofenergyefficiency.Thesmallertheidle/activeenergyratiooftheprocessorcore,thelargertheenergyefficiencyvalue.Onthearchitectureside,whenthenumberofhomogeneouscoresisequaltothemaximumparallelismofthecryptographtask,theenergyefficiencyvalueislargestwhenthenumberofheterogeneouscoresisfixed,andtheopti-malnumberofheterogeneouscorescanbesimulatedbyvaryingtheparametersofthemodel.Intheexecutionofmulti-taskscheduling,pipelinesandconcurrentexecutionarebeneficialtofurtherincreasetheenergyefficiencyvalue.Board-leveltestresultsshowthatthecorrelationcoefficientbetweensimulationresultsandchiptestdataiscloseto1,andtheinfluenceofmeasureddatapreparationtime,voltagefrequencyscalingandotherfactorsisessentiallyconsistentwiththesimulationanalysis,whichverifiestheeffectivenessoftheproposedenergyefficiencymodel.Inthispaper,wefocusonthefactorsaf-fectingtheenergyefficiencytrendandprovidesometheoreticalanalyticalgroundsandrecommendationsforheterogeneousandenergyefficientdesignofmulticorecryptographicprocessors.
作者：李伟 郎俊豪 陈韬 南龙梅Author：LIWei LANGJun-hao CHENTao NANLong-mei
作者单位：战略支援部队信息工程大学,河南郑州450000
刊名：电子学报 ISTICEIPKU
Journal：ActaElectronicaSinica
年，卷(期)：2024, 52(3)
分类号：TN492TP309.7
关键词：密码处理器 多核处理器 异构 Amdahl定律 能效模型
Keywords：crypto-processor multicoreprocessor heterogeneous Amdahl'slaw energy-efficientmodel
机标分类号：TP393TN929.53TP273
在线出版日期：2024年5月16日
基金项目：基于Amdahl定律的异构多核密码处理器能效模型研究[
期刊论文] 电子学报--2024, 52(3)李伟 郎俊豪 陈韬 南龙梅边缘计算安全的资源受限特征及各种新型密码技术的应用,对多核密码处理器的高能效、异构性提出需求,但当前尚缺乏相关的异构多核能效模型研究.本文基于扩展Amdahl定律,引入密码串并特征、异构多核结构、数据准备时间、动态电...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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