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，單晶片上集成多個處理單元已經(jīng)成為可能，可以運行同構(gòu)或者異構(gòu)的應(yīng)用。但是，集成電路的功耗卻成為一個很大的瓶頸，限制了其性能的進一步提高以及單晶片上核的數(shù)量的增多。事實上，能耗的問題不僅對限制芯片性能的進一步提高，還導(dǎo)致了芯片更高的熱點區(qū)域、降低了芯片的壽命、對芯片供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計以及芯片的可測性等方面都帶來了

2、很大的挑戰(zhàn)。此外，能耗對于以電池供電的可移動設(shè)備來說是個更為關(guān)鍵的問題。NoC(Network-On-Chip)作為大規(guī)模并行處理器的首選架構(gòu)，是未來芯片設(shè)計的發(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)模計算系統(tǒng)，也被移動和無線通信終端等嵌入式高性能SoC(System-On-Chip)設(shè)計所采用。因此近年來，一方面，節(jié)能意識的增強推動低功耗片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計技術(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，進而對芯片性能和穩(wěn)定性的影

3、響也推進了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界對低功耗片上網(wǎng)絡(luò)研究。
　　 論文詳細(xì)分析了片上網(wǎng)絡(luò)的功耗來源，包括:從電路級來分析有動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，從功耗建模層面上分析節(jié)點功耗、鏈路功耗、轉(zhuǎn)換功耗等。論文在對片上網(wǎng)絡(luò)功耗來源進行分析的基礎(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)用層分別對片上網(wǎng)絡(luò)低功耗技術(shù)進行了分析和總結(jié)，并在詳細(xì)闡述片上網(wǎng)絡(luò)映射問題的基礎(chǔ)上提出片上網(wǎng)絡(luò)低功耗映射模型。隨后，論文提出了改進的片

4、上網(wǎng)絡(luò)蟻群映射算法，并為驗證該映射算法對低功耗片上網(wǎng)絡(luò)性能的提升，結(jié)合具體應(yīng)用進行了仿真實驗。論文比較了該改進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。仿真實驗選取5組實驗結(jié)果進行了性能對比分析。實驗結(jié)果顯示改進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;實驗數(shù)據(jù)還顯示改進蟻群算法對比一般蟻群算法而言，功耗平均優(yōu)化比例為69％。改進蟻群算法對比粒子群算法功耗的平均優(yōu)化比例為59％。實驗結(jié)果證明了改進的蟻群算法獲