随着集成电路的特征尺寸越来越低,芯片上集成的晶体管变得越来越多,随之而来的也会带来很高的功率密度,最终因为芯片内部的散热限制,众核集成系统最近进入了暗硅的时代。暗硅意味着芯片系统中,处理核心不能在同一时间同时打开。不幸的是,在3D IC中,因为3D IC堆叠结构带来更高的功率密度,从而恶化了集成电路的暗硅问题,会严重限制整个系统的性能。另一方面在3D IC中,芯片结构的温度分布会对芯片的可靠性问题造成非常大的影响。因此在3D IC研究中,急切需要一种可以考虑可靠性和暗硅的实时性能优化技术。因此在本文研究工作中,我们提出了一种考虑可靠性的三维暗硅芯片实时性能优化的技术,为了保证处理器和缓存结构的实时协同处理,我们在该技术中引入了一种先进的贪心算法。新方案中贪心算法将优化流程大体上分为了三个步骤:首先固定缓存结构配置去确定处理器配置;然后根据实际输入功耗调整电压/频率比;最后固定处理器配置确定缓存结构配置。最终实验也证明了这样的设置可以有效的减少实验的计算时间复杂度。新方案可以在3D系统实时运行过程中,借用处理器或者协处理器计算出很多实时配置:其中包括处理器核心和缓存结构的位置,缓存结构活动单元的数量,处理器核心的电压/频率比,这些参数可以保证3D IC在温度安全的情况下进一步优化系统的性能。因为在3D系统使用新方案进行优化的,处理器和缓存结构是协同优化计算的,所以我们新方案计算出来的参数,比如处理器的功率预算是随着3D系统的状态动态变化的。最终对比试验也证明了这样的优化结果可以给整个系统带来相对于现存方案结果更加优秀的系统性能,新方案的优化结果让3D系统的温度分布更加均匀,并且能够充分利用三维结构的性能潜力。最终虽然新方案的实时优化带来了一些计算开支,但是在整个实验使用两种3D IC核心数量结构,以及多种测试基准程序都表明了新方案在保证3D系统安全性的情况下,可以为系统带来相对于现存最优秀方案更高的系统性能。新方案在考虑可靠性和暗硅上是优于现存所有的研究工作的。