基于溫度感知的3DNoC任務(wù)映射和拓撲結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著計算需求的增長，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，在可擴展性、可重用性、設(shè)計效率、帶寬、同步策略等方面都具有無可爭議的優(yōu)勢。已經(jīng)成為當前片上網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向。但三維片上網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)工藝中的堆疊方式和高度密集的晶體管布局帶來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題成為需要處理的重要問題。新型拓撲結(jié)構(gòu)和任務(wù)映射算法的設(shè)計是3

2、D NoC散熱以及降低功耗的關(guān)鍵。
　　本文首先對現(xiàn)有的3D NoC拓撲結(jié)構(gòu)、路由算法、交換機制、任務(wù)映射、溫度模型以及性能模型等進行了研究，分析了現(xiàn)有拓撲結(jié)構(gòu)下通過任務(wù)調(diào)度等方法避免熱點產(chǎn)生，處理溫度問題過程中遇到的瓶頸?？紤]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)點比層相鄰節(jié)點之間導熱效率高這一特點。提出了一種結(jié)合了電路交換的環(huán)形拓撲和包交換的3D Mesh拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點的混合拓撲結(jié)構(gòu)：3D RMH，并且深入分

3、析3D RMH拓撲結(jié)構(gòu)中任務(wù)調(diào)度前后的通信過程，提出了一種分層的XYZC路由算法。通過同層任務(wù)映射和調(diào)度，在緩解溫度問題的同時保持任務(wù)之間原來的通信性能，從而控制片上網(wǎng)絡(luò)熱點分布，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?；赗MH拓撲結(jié)構(gòu)，建立溫度峰值和溫度偏差的映射模型，對基本GA映射算法在種群初始化以及適應(yīng)度評價方面進行了改進，提出了溫度均