眾核處理器核級冗余拓撲重構(gòu)算法研究.pdf

1、隨著半導體技術(shù)進入納米時代，受功耗、互連線延遲、設計復雜度等因素限制，芯片設計技術(shù)已從傳統(tǒng)的高復雜度單核處理器模式轉(zhuǎn)向在片上集成眾多相對簡單內(nèi)核的模式；處理器設計進入了眾核處理器時代。但是，一方面受生產(chǎn)缺陷、工藝偏差的影響，另一方面隨著眾核處理器芯片上內(nèi)核數(shù)量的不斷增加，這都將增加芯片上出現(xiàn)失效核的風險，進而導致芯片成品率降低。因此，如何提高芯片成品率已成為產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界的熱點問題。
　　核級冗余技術(shù)是提高眾核處理器成品率的一種有

2、效方法?，F(xiàn)有的行波列借拓撲重構(gòu)算法是基于分級優(yōu)化思想，把整體優(yōu)化問題分解為以失效核為中心的局部優(yōu)化問題，然后通過局部搜索失效核重構(gòu)的最優(yōu)解來求解整體優(yōu)化問題的最優(yōu)解。但是，其在局部鄰域進行的是單向搜索，易導致搜索到的解并不是局部最優(yōu)解，或者前一單元依次占用下一單元最優(yōu)解而導致連鎖列借操作。針對這種情況，本文構(gòu)造了一種局部鄰域雙向搜索的優(yōu)化行波列借算法，使得局部解更優(yōu)并避免了連鎖操作。實驗表明，在失效核數(shù)目較多的情況下，本算法所得拓撲結(jié)構(gòu)

3、的性能要明顯好于原有行波列借算法所得。
　　為了滿足眾核系統(tǒng)在安全關(guān)鍵領(lǐng)域的適用需求，本文提出了以可靠性為優(yōu)化目標的眾核處理器核級冗余拓撲重構(gòu)模擬退火算法。該算法首先針對2D-Mesh拓撲結(jié)構(gòu)的眾核處理器進行了可靠性建模；并采用匕首抽樣的蒙特卡洛方法進行可靠性仿真計算；最后采用模擬退火優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)該眾核處理器核級冗余拓撲重構(gòu)算法。通過實驗對比得出：當2D-Mesh網(wǎng)絡中鏈路可靠性較高時物理拓撲結(jié)構(gòu)對整個眾核處理器可靠性的影響不大，