片上網(wǎng)絡(luò)功耗分析及其優(yōu)化策略研究.pdf

1、隨著多處理器系統(tǒng)在各領(lǐng)域的大量應(yīng)用,片上網(wǎng)絡(luò)(NoC,Network on Chip)作為一種解決多個(gè)處理器內(nèi)部互連的優(yōu)良方案,得到了廣泛的關(guān)注和迅速發(fā)展。由于片上網(wǎng)絡(luò)中集成的處理器數(shù)目增加,以及數(shù)據(jù)在各個(gè)處理器之間的交換速度提升,片上網(wǎng)絡(luò)所消耗的能量也顯著的增加。這導(dǎo)致移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航成為問題。此外,系統(tǒng)工作時(shí)散發(fā)的大量熱能,則要求為設(shè)備額外設(shè)計(jì)昂貴的散熱裝置。因此,針對多處理器片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行功耗優(yōu)化成為了研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。
　　

2、本文首先總結(jié)了片上系統(tǒng)(SoC,System on Chip)中常用的一些功耗優(yōu)化策略。然后分別詳細(xì)地介紹了在片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中使用CDMA(Code Division Multiple Access)技術(shù)和GALS(Globally Asynchronous Locally Synchronous)技術(shù)進(jìn)行功耗優(yōu)化的過程。
　　基于CDMA技術(shù)的片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,不同的數(shù)據(jù)在共享信道上進(jìn)行傳輸,因此能夠獲得良好的通信性能和QoS(Qu

3、ality of Service)保證。然而由于編解碼結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的Walsh碼CDMA片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要大量的邏輯單元,導(dǎo)致了較高的功耗開銷。本文基于獨(dú)熱碼(one hot code)提出了一種新的編解碼結(jié)構(gòu),相比于Walsh碼方式,降低了CDMA片上網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,節(jié)省了邏輯資源。同時(shí),獨(dú)熱碼的靈活性也為CDMA片上網(wǎng)絡(luò)的碼字分配方面帶來了優(yōu)勢。通過對比Walsh碼方式進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),最終驗(yàn)證了獨(dú)熱碼CDMA片上網(wǎng)絡(luò)在功耗、

4、面積方面的性能優(yōu)勢。
　　由于片上網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)處理器執(zhí)行不同的任務(wù),且處理器所需要的數(shù)據(jù)傳輸能力各不一樣。這導(dǎo)致片上網(wǎng)絡(luò)中各條鏈路的通信負(fù)載也各不相同。但是傳統(tǒng)的基于全局時(shí)鐘的片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),為所有的處理器和鏈路都分配相同的通信能力,導(dǎo)致系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。本文設(shè)計(jì)了一種基于GALS技術(shù)的片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況,采用一種帶寬分配算法進(jìn)行鏈路帶寬優(yōu)化配置,使片上網(wǎng)絡(luò)中的資源得到合理利用。最后,在相同通信性能條件下通過實(shí)驗(yàn)仿真,對