基于溫度感知的3DNoC任務(wù)映射和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著計(jì)算需求的增長(zhǎng)，集成在芯片上的 IP核、芯片面積和功耗都在快速增加。相比2D NoC，三維片上網(wǎng)絡(luò)具有封裝密度更高、全局互聯(lián)更短和通信延遲更小等特點(diǎn)，在可擴(kuò)展性、可重用性、設(shè)計(jì)效率、帶寬、同步策略等方面都具有無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)。已經(jīng)成為當(dāng)前片上網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向。但三維片上網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工藝中的堆疊方式和高度密集的晶體管布局帶來(lái)芯片上功耗密度的增加，使得芯片上熱量分布不均衡和散熱問(wèn)題成為需要處理的重要問(wèn)題。新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和任務(wù)映射算法的設(shè)計(jì)是3

2、D NoC散熱以及降低功耗的關(guān)鍵。
　　本文首先對(duì)現(xiàn)有的3D NoC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、交換機(jī)制、任務(wù)映射、溫度模型以及性能模型等進(jìn)行了研究，分析了現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下通過(guò)任務(wù)調(diào)度等方法避免熱點(diǎn)產(chǎn)生，處理溫度問(wèn)題過(guò)程中遇到的瓶頸。考慮到了在三維片上網(wǎng)絡(luò)中豎直方向熱相關(guān)性較大，豎直方向相鄰節(jié)點(diǎn)比層相鄰節(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)熱效率高這一特點(diǎn)。提出了一種結(jié)合了電路交換的環(huán)形拓?fù)浜桶粨Q的3D Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)的混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：3D RMH，并且深入分

3、析3D RMH拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任務(wù)調(diào)度前后的通信過(guò)程，提出了一種分層的XYZC路由算法。通過(guò)同層任務(wù)映射和調(diào)度，在緩解溫度問(wèn)題的同時(shí)保持任務(wù)之間原來(lái)的通信性能，從而控制片上網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)分布，有效降低系統(tǒng)整體功耗，提高系統(tǒng)性能。
　　然后研究了3D NoC的任務(wù)映射機(jī)制，分析了遺傳算法在任務(wù)映射中的應(yīng)用以及其不足之處。基于RMH拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立溫度峰值和溫度偏差的映射模型，對(duì)基本GA映射算法在種群初始化以及適應(yīng)度評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了改進(jìn)，提出了溫度均