에너지 소모 최소화를 위한 다중 전압 스케줄링 기법

Abstract

본 연구에서는 상위 수준 합성에서 시간 제약과 하드웨어 제약을 동시에 고려하여 에너지 소모를 최소로 줄이는 다중 전압 스케줄링 방법을 개발하였다. 기존의 다중 전압 스케줄링에서는 임계 경로에 있는 연산에 대해 높은 전압을 할당하고, 임계 경로에 있지 않은 연산에 대해서는 낮은 전압을 할당하는 방법을 주로 사용하였다. 우리는 다중 전압 리스트 스케줄링을 기반으로 simulated annealing기법을 적용하여 임계 경로상의 연산인지와 관계없이 자유롭게 여러 전압을 할당하여 최적화함으로서 저전력 스케줄링 결과를 얻을 수 있었다. 계산 시간 제한에 여유가 있을 때에는 전반적으로 낮은 전압을 사용하여 에너지 소모를 더욱 낮출 수 있다. 그리고 후처리 과정을 통해 추가의 에너지 감소를 얻을 수 있었다. 경우에 따라, 전압 level shifter 수를 줄일 필요가 있으므로 비용 함수에 가중치를 줄 수 있도록 하였다. 예를 들어, level shifter 에너지 소모에 6배의 가중치를 주면, 전압 level shifter 수는 약 24%, shifter 에너지 소모는 약 20% 정도 감소한다. 이를 이용하여 전체 에너지 소모와 level shifter 사용횟수의 tradeoff가 가능하다.

In this paper, we propose a multiple voltage scheduling method which reduces energy consumption considering both timing constraints and resource constraints. In the other multiple voltage scheduling techniques, high voltage is assigned to operations in the longest path and low voltage is assigned to operations that are not on the longest path. However, in those methods, voltages are assigned to specific operations restrictively. We use a simulated annealing technique, in which several voltages are assigned to specific operations flexibly regardless of whether they are on the longest path. In this paper, a post processing algorithm is proposed to further reduce the energy consumption. In some cases, designers may want to reduce the level shifters. To make tradeoff between the total energy and the number (or energy) of level shifters weighted term can be added to the cost function. When the level shifter energy is weighted six times, for example, the number of level shifters is reduced by about 24% and their energy consumption is reduced by about 20%.