低功耗片上網(wǎng)絡(luò)及其映射研究.pdf

1、隨著VLSI（超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)Very Large-Scaled Integrated Circuit）技術(shù)和工藝水平的不斷發(fā)展，單晶片上集成多個(gè)處理單元已經(jīng)成為可能，可以運(yùn)行同構(gòu)或者異構(gòu)的應(yīng)用。但是，集成電路的功耗卻成為一個(gè)很大的瓶頸，限制了其性能的進(jìn)一步提高以及單晶片上核的數(shù)量的增多。事實(shí)上，能耗的問(wèn)題不僅對(duì)限制芯片性能的進(jìn)一步提高，還導(dǎo)致了芯片更高的熱點(diǎn)區(qū)域、降低了芯片的壽命、對(duì)芯片供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以及芯片的可測(cè)性等方面都帶來(lái)了

2、很大的挑戰(zhàn)。此外，能耗對(duì)于以電池供電的可移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)是個(gè)更為關(guān)鍵的問(wèn)題。NoC(Network-On-Chip)作為大規(guī)模并行處理器的首選架構(gòu)，是未來(lái)芯片設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，它不僅被廣泛應(yīng)用于高性能服務(wù)器等大規(guī)模計(jì)算系統(tǒng)，也被移動(dòng)和無(wú)線通信終端等嵌入式高性能SoC(System-On-Chip)設(shè)計(jì)所采用。因此近年來(lái)，一方面，節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)推動(dòng)低功耗片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，另一方面，由于能耗上升導(dǎo)致的芯片溫度上升，進(jìn)而對(duì)芯片性能和穩(wěn)定性的影

3、響也推進(jìn)了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)低功耗片上網(wǎng)絡(luò)研究。
　　 論文詳細(xì)分析了片上網(wǎng)絡(luò)的功耗來(lái)源，包括:從電路級(jí)來(lái)分析有動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，從功耗建模層面上分析節(jié)點(diǎn)功耗、鏈路功耗、轉(zhuǎn)換功耗等。論文在對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)功耗來(lái)源進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出影響功耗NoC功耗的主要影響因素。論文從物理硬件層、系統(tǒng)軟件層、算法應(yīng)用層分別對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)低功耗技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)，并在詳細(xì)闡述片上網(wǎng)絡(luò)映射問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出片上網(wǎng)絡(luò)低功耗映射模型。隨后，論文提出了改進(jìn)的片

4、上網(wǎng)絡(luò)蟻群映射算法，并為驗(yàn)證該映射算法對(duì)低功耗片上網(wǎng)絡(luò)性能的提升，結(jié)合具體應(yīng)用進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。論文比較了該改進(jìn)蟻群算法與一般蟻群算法、粒子群算法的映射結(jié)果的優(yōu)劣。仿真實(shí)驗(yàn)選取5組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了性能對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示改進(jìn)的蟻群算法能夠在收斂速度、停滯現(xiàn)象等方面都有取得較好的性能;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還顯示改進(jìn)蟻群算法對(duì)比一般蟻群算法而言，功耗平均優(yōu)化比例為69％。改進(jìn)蟻群算法對(duì)比粒子群算法功耗的平均優(yōu)化比例為59％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了改進(jìn)的蟻群算法獲