異構(gòu)多核片上網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與映射方法研究.pdf

1、隨著集成電路的特征尺寸越來(lái)越小，工作頻率越來(lái)越高，基于總線架構(gòu)的片上系統(tǒng)(SoC，System on Chip)的可擴(kuò)展性與并行性差以及全局同步困難等缺點(diǎn)逐漸顯露出來(lái)。為了克服這些缺點(diǎn)，滿(mǎn)足SoC設(shè)計(jì)的需求，片上網(wǎng)絡(luò)(NoC，Network onChip)的概念應(yīng)運(yùn)而生。
　　在基于NoC的異構(gòu)多核系統(tǒng)中，NoC的設(shè)計(jì)直接決定著各個(gè)IP(IntellectualProperty)核之間的通信方式與通信效率，從而對(duì)系統(tǒng)性能有著至關(guān)重

2、要的影響。本文中為了滿(mǎn)足雙目運(yùn)算的計(jì)算需求，設(shè)計(jì)一種雙端口NoC。這種NoC可以為一個(gè)資源節(jié)點(diǎn)同時(shí)提供兩路數(shù)據(jù)，從而達(dá)到利用NoC并行性特征隱藏通信時(shí)間，提高雙目運(yùn)算計(jì)算效率的目的。
　　NoC映射作為NoC領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，其優(yōu)化方案直接決定著基于NoC系統(tǒng)的功耗、IP核之間的通信延時(shí)以及任務(wù)的執(zhí)行效率等性能指標(biāo)。然而，現(xiàn)有的NoC映射方法往往只針對(duì)特定的應(yīng)用情景，這對(duì)于應(yīng)用情景較多的異構(gòu)多核系統(tǒng)將使得不同的應(yīng)用情景性能差

3、異較大。因此，本文為了滿(mǎn)足異構(gòu)多核系統(tǒng)的應(yīng)用需求，研究一種面向通用計(jì)算領(lǐng)域的異構(gòu)多核系統(tǒng)靜態(tài)映射方法。
　　本文的主要工作如下:
　　1.針對(duì)單端口NoC的性能缺陷，設(shè)計(jì)一種雙端口NoC通信架構(gòu)，并采用“包電路連接(PCC，Packet Circuit Connected)”交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于2D Mesh和基于2DTorus拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙端口NoC。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:兩種雙端口NoC相比于單端口NoC和同維序雙端口NoC，都具有一

4、定的性能提升。
　　2.研究一種面向通用計(jì)算領(lǐng)域的異構(gòu)多核系統(tǒng)靜態(tài)映射方法，并使用該方法完成基于雙端口NoC異構(gòu)多核系統(tǒng)的靜態(tài)映射。在靜態(tài)映射過(guò)程中首先根據(jù)各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)通信與計(jì)算特征抽象出相應(yīng)的通信特征圖，然后以建立鏈路成功率為優(yōu)化目標(biāo)確定評(píng)估方案，最后通過(guò)遺傳算法完成系統(tǒng)布局。
　　3.完成基于雙端口NoC異構(gòu)多核系統(tǒng)集成，并通過(guò)雙目運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、矩陣乘實(shí)驗(yàn)和FIR濾波實(shí)驗(yàn)評(píng)估雙端口網(wǎng)絡(luò)的性能和靜態(tài)映射優(yōu)化后異構(gòu)多核系統(tǒng)的性能