【技术实现步骤摘要】
本申请涉及芯片温度控制，更具体地说，涉及一种多核芯片的动态温度管理方法及系统。
技术介绍
1、随着集成电路技术的发展，芯片向多核架构演进，而多核芯片因集成度高而存在严重的热问题。尤其在三维芯片中，多核之间距离缩短，但堆叠带来的更高功率密度使热问题更为复杂。如果温度过高会降低芯片性能并导致失效。因此，多核芯片急需有效的动态温度管理方法来控制芯片温度。
2、现有的动态温度管理方法存在缺陷：被动方法仅当测量温度超过阈值时才执行控制，对热点问题缺乏预见性；而主动方法中的温度预测不够精确，且温度预测与控制没有很好结合，无法实现最优决策。因此，设计一种温度预测模型与控制模型紧密结合的主动温度管理方法，进行优化控制以解决热点问题且减少性能损失，对多核芯片的可靠运行至关重要。
3、中国专利申请，申请号cn202111043131.4，公开日2021年12月7日，公开了一种基于长短时记忆神经网络的三维多核芯片温度预测方法及系统，其中所述方法采用的模型通过长短时记忆神经网络层与全连接层相结合实现，其中长短时记忆神经网络层接收历史温度信息作为输入；全连接层输出多个时间长度后的预测温度信息。本专利技术提出的方法可为多核芯片中动态温度管理模型提供时间与空间的热分析：即预测节点的温度变化和三维多核芯片的温度分布。但是该方案温度预测仅考虑了历史温度信息，存在多核芯片温度过高的问题。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、针对现有技术中存在的多核芯片存在温度过高的问题，本
3、2.技术方案
4、本申请的目的通过以下技术方案实现。
5、本说明书实施例的一个方面提供一种多核芯片的动态温度管理方法，包括：构建基于多层长短时记忆网络的温度预测模型，接收当前节点的温度数据和限流控制数据作为时序输入，输出不同限流等级下对应的多步温度预测结果；建立温度控制模型，将温度预测模型在同一限流等级下输出的多步温度预测结果，与表示安全温度上限的预设阈值逐步进行比较，形成温度约束控制目标；根据温度预测模型和温度控制模型，生成限流控制指令；根据所生成的限流控制指令，在预设的多级限流方案中选择匹配的路由器端口参数组合，以对连接于所述路由器的多核处理器核心进行对应粒度的数据包限流，从而控制芯片温度；其中，限流控制指令由限流强度和限流持续时间两个参数组成；限流强度由端口队列缓存大小确定；限流持续时间由端口数据包发送比特率确定。
6、进一步的，温度预测模型具体采用多层长短时记忆网络构建；所述网络的输入层接收当前节点的温度采样数据和限流控制数据；网络的隐藏层采用多层lstm结构，通过时间展开连接，提取温度序列和限流控制之间的时序关联特征；网络的输出层输出不同限流控制条件下对应的多步温度预测结果；其中，温度数据和限流控制数据按时间顺序构成二维序列输入；
7、进一步的，生成控制指令，包括：接收温度预测模型输出的多步温度预测结果；将接收的多步温度预测结果，与表示安全温度上限的预设阈值逐步进行比较，形成温度约束条件；设置包含温度惩罚项和控制增量惩罚项的目标函数；采用设置的目标函数求解温度约束条件的控制序列；根据控制序列，输出限流控制指令。
8、进一步的，多步温度预测结果，包括：采用长短时记忆网络作为温度预测模型的单步长预测器；将时刻k的输入温度序列tk和控制序列uk输入单步长预测器；输出时刻k+1的预测温度tk+1；将预测温度tk+1作为时刻k+1的输入温度，依次迭代单步预测得到多步温度预测结果。
9、进一步的，单步长预测温度，包括：输入时刻k的温度序列tk和控制序列uk到长短时记忆网络；按函数lstm计算，并输出时刻k+1的预测温度tk+1：
10、
11、
12、
13、其中是输入温度序列，是输入控制序列，和都表示k+1时刻的预测温度；并且将长短时记忆神经网络抽象为函数；将k+1时刻的预测温度视为k+1时刻的真实温度，并更新k+1时刻的输入温度序列如下：
14、
15、进一步的，两步长预测温度，包括：将时刻k预测得到的预测温度tk+1作为时刻k+1的输入温度；重复单步长预测的计算，得到两步长预测温度tk+2：
16、
17、
18、进一步的，目标函数表达式如下：
19、
20、其中，为预测控制步长，是时刻的控制动作变化量，是k+i时刻的预测温度，和分别对应k+i时刻的温度加权系数和控制加权系数，为步长的折扣因子。
21、进一步的，温度控制模型采用期望的温度状态序列作为预测控制中的参考序列；
22、触发温度采用期望的温度状态序列
23、进一步的，通过最小化目标函数获取最佳的控制序列；
24、最小化目标函数通过如下公式计算：
25、
26、本说明书实施例的另一个方面还提供一种多核芯片的动态温度管理系统，用于执行本申请的一种多核芯片的动态温度管理方法。
27、3.有益效果
28、相比于现有技术，本申请的优点在于：
29、通过多层长短时记忆网络构建的温度预测模型，能够准确预测多核芯片在不同限流控制条件下的多步温度变化，为及时采取控制措施提供了可靠依据；
30、利用温度预测模型输出的多步温度预测结果，与安全温度上限进行逐步比较，形成温度约束控制目标。这有效提高了对温度控制的精度，防止芯片超温发生；
31、通过生成限流控制指令，该方法考虑了限流强度和持续时间两个关键参数。限流强度由端口队列缓存大小确定，而持续时间由端口数据包发送比特率决定，从而实现对限流操作的智能化管理；
32、利用生成的限流控制指令，在预设的多级限流方案中选择合适的路由器端口参数组合，对连接于路由器的多核处理器核心进行细粒度的数据包限流。这有助于在不影响性能的前提下，有效地控制芯片温度；
33、通过动态温度管理方法，系统能够在多核芯片高负载情境下保持温度在安全范围内，从而提高系统稳定性和性能，防止因过热导致的性能下降和不稳定操作。
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1.一种多核芯片的动态温度管理方法，包括：
2.根据权利要求1所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
10.一种多核芯片的动态温度管理系统，用于执行权利要求1至9任一所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种多核芯片的动态温度管理方法，包括：
2.根据权利要求1所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的多核芯片的动态温度管理方法，其特征在于：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，程童，徐子芮，傅玉祥，何书专，
申请(专利权)人：南京宁麒智能计算芯片研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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