面向散熱管理的3DNoC路由單元設(shè)計(jì)及路由算法研究.pdf

1、隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展與三維片上網(wǎng)絡(luò)芯片集成密度的不斷提高，不可避免地帶來了片上網(wǎng)絡(luò)芯片的散熱問題。片上網(wǎng)絡(luò)的路由單元結(jié)構(gòu)和路由算法是影響3D NoC散熱性能的關(guān)鍵因素，因此，研究路由單元和路由算法對解決3D NoC的散熱問題尤為重要。
　　論文首先研究了3D NoC的散熱問題，分析了一般3D NoC路由算法在散熱性能上的差異，確立了具有實(shí)時(shí)感知特性的溫度傳感器與面向散熱的路由算法實(shí)現(xiàn)方案。溫度的實(shí)時(shí)感知是研究散熱需要解決的首

2、要問題，論文通過分析3D NoC路由單元結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了路由單元的溫度模型。并以此為基礎(chǔ)對路由單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)了基于RTL級模型的路由單元溫度傳感器，在 Modelsim中對其進(jìn)行溫度感知性能仿真分析，驗(yàn)證了溫度傳感器的精度。針對流量與溫度信息需要在網(wǎng)絡(luò)中共享的問題，論文研究了一種基于路徑的Copy-Modify多播路由算法，在路由單元中增加熱/流信息交互模塊，并以此設(shè)計(jì)了基于熱/流信息交互的通信機(jī)制。針對3D NoC散熱問題，以溫度

3、傳感器和通信機(jī)制為基礎(chǔ)，提出了一種面向散熱的階段式協(xié)同路由算法。該算法融合區(qū)域回避路由和流量均衡路由，依據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)溫度和流量狀況切換路由策略。同時(shí)，建立了3D Mesh結(jié)構(gòu)的仿真驗(yàn)證模型，驗(yàn)證了路由算法在實(shí)現(xiàn)散熱和流量均衡方面的性能。
　　論文所設(shè)計(jì)溫度傳感器與 HotSpot的仿真結(jié)果相比，平均誤差為3.34％，較為精確的實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)溫度感知。提出的面向散熱的路由算法，在不影響3D NoC網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和吞吐率的情況下，相比區(qū)域回避路由