基于拓扑划分的片上网络快速映射算法

该文针对片上网络建立了以能耗和流量均衡为优化目标的映射模型,提出一种基于拓扑划分的快速映射算法(TPBMAP)。该算法不仅考虑芯片的布局特性从而产生规整的拓扑,还采用虚拟IP核技术修正通信核图以完成IP核和网络节点数不等的映射;通过引入以流量均衡为目标的优化模型同时将通信量大的IP核映射到拓扑边缘区域,有效地降低了网络中心的流量;采用迭代的拓扑划分方法以及将通信量大的IP核映射到网络相邻位置,可快速完成低能耗映射。仿真结果表明,相比现有算法,该文提出的算法在映射速度、全网能耗以及网络中心流量等方面有较大优势。     

面向通信能耗的3D NoC映射研究

对于传统的平面结构,三维片上网络(3D NoC)具有更好的集成度和性能,在单芯片内部可以集成更多的处理器核。3D NoC作为2D NoC的结构拓展,在性能提高和低功耗设计方面更具优越性,成为多核系统芯片结构的主流架构。映射就是应用某种算法寻找一种最优方案,将通信任务图的子任务分配到NoC的资源节点上,保证NoC的通信能耗最小。参照2D NoC的研究方法,提出了针对3D网格NoC的通信能耗模型,采用蚁群算法实现了面向通信能耗的NoC映射。实验结果表明,面向不同网络规模的3D网格NoC平台,蚁群映射同随机映射相比,通信能耗降低可以达23%～42%。     

基于云进化算法的NoC测试规划

针对NoC测试时,如何在功耗限制下利用有限的片上资源最大化并行测试,以优化NoC测试时间的问题,文中提出一种利用云进化算法进行测试规划的方法,可以有效提高测试效率。该方法复用NoC的片上资源作为TAM,采用非抢占式测试和XY路由方式,通过云进化算法优化待测IP核在各条TAM上的分配方式寻找最佳方案。在ITC'02标准电路上的实验结果表明,该方法有效降低了测试时间,提高了测试效率。     

3D NoC测试规划研究与实现

针对3D NoC资源内核的测试,采用NoC重用测试访问机制和XYZ路由方式,建立功耗模型,并通过云进化算法将IP核的测试数据划分到各TAM上进行并行测试,从而降低了测试时间。实验以ITC 02标准电路作为测试对象,其结果表明,文中方法可以有效地减少测试时间,提高了测试效率。     

延迟约束下的功耗与热感知NoC映射

随着片上网络(NoC)集成度的提高,功耗逐渐成为设计的焦点.此外,由于工艺尺寸的进一步缩小,芯片的功耗密度逐渐增加,使得芯片温度急剧上升.本文考虑了链路功耗和静态功耗,提出了一种延迟约束下的针对功耗和温度的NoC多目标映射方法.该方法基于遗传算法,使用数组方式编码染色体,并采用非常规的交叉和变异运算因子.实验结果表明,本文的多目标算法与单目标遗传算法相比,在只增加0.3%功耗的情况下能降低3.9%芯片峰值温度.     

接口标记容错路由算法

随着片上系统(SoC)集成度的不断提高,IP核之间的通信故障成为亟待解决的问题,片上网络(NoC)是解决SoC通信问题的有效途径。容错路由算法是NoC设计中的关键技术,对NoC的通信效率有重要影响。在Valiant随机路由算法和源路由算法的基础上,提出了一种接口标记容错路由算法。该算法吸取了Valiant随机路由算法能平衡网络负载、降低拥塞概率的优良性能与源路由算法中路径不需要计算与查找的特点,减小了传输时延,提高了路由器的利用率。     

基于云进化算法的NoC测试端口优化选择方法

针对片上网络(NoC)中大量节点的测试难题,提出了一种结合二维云进化算法优化选取NoC中测试端口位置,提高测试效率的方法。该方法结合NoC网格结构特点,采用重用测试访问机制和XY路由方式,由测试功耗限制确定端口对数,通过二维云模型对端口坐标进行统一建模,云进化算法自适应控制遗传变异的程度和搜索空间的范围,在测试功耗约束条件下,优化选取最佳测试端口的位置,达到总测试时间最少的目的。以SoCIN结构电路为仿真平台,分别对4×4网格和8×8网格结构NoC进行了实验仿真,结果表明,在NoC节点测试问题上,云进化算法能快速收敛到最优解,有效提高整体测试效率。     

基于网络监控器的专用片上网络动态容错路由

针对专用片上网络（Network on Chip,NoC）全局通信事务管理和可靠性设计问题,提出片上网络监控器的概念,用于获取全局网络实时状态信息及执行路径分配算法,基于此提出一种动态路由机制DyRS-NM.该机制能检测和定位NoC中的拥塞和故障链路,并能区分瞬时和永久性链路故障,采用重传方式避免瞬时故障,通过重新路由计算绕开拥塞和永久性故障.设计实现了RTL级网络监控器和与之通信的容错路由器模块,并将MPEG4解码器应用映射至基于网络监控器的4×4Mesh结构NoC体系结构中,验证了系统性能以及面积功耗开销.相比静态XY路由和容错动态路由FADR,DyRS-NM机制在可接受的开销代价下获得了更优的性能.     

一种自适应的混合型无线NoC拓扑结构

针对传统大规模片上网络（Network-on-Chip,NoC）远距离核间多跳通信所带来的高能耗与延时问题,提出了一种基于虚Torus的自适应的混合型无线NoC拓扑结构（VT-AWiNoC）．该结构通过引入链路拥塞测度作为感知参数,基于此采用热点无线链路自动探测与带宽动态分配机制,并设计实现发送器动态分配的控制电路模块,以达到根据不同的通信流量模型,于片内自适应地调整拓扑结构及链路带宽的目的．通过建立混合型无线NoC的延时与功耗评估模型,对该结构的无线NoC进行性能评估．实验结果表明,该自适应拓扑与其它混合型无线NoC相比,在随机流量模型下,网络平均延时降低了16．52～23．27％;在20％的热点流量模型下,包平均能耗节省了39．19％;以真实应用FFT作为基准测试,平均延时降低了17．20％～21．68％,并节省了23．49％的包平均能耗．该结构以较小的面积开销获得了更优的性能．     

片上网络的功耗研究

随着芯片上晶体管数量发展到10亿数量级,功耗逐渐成为芯片设计的首要制约因素。本文分别从CMOS电路和网络通讯两个层面上来分析片上网络(NoC)的功耗,并给出了相应的功耗模型。利用不同的功耗模型,从物理方法、软件方法、网络拓扑三个方面来研究NoC的功耗设计问题。