基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維專用片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于需要在芯片上集成更多的處理器和存儲(chǔ)器等,未來的片上系統(tǒng)(System on Chip, SoC)設(shè)計(jì),隨著半導(dǎo)體制造工藝的快速發(fā)展,而變得越來越復(fù)雜。而早在21世紀(jì)初,作為用于解決SoC互連問題的新方法被提出的片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip, NoC),相關(guān)研究和探討也在不斷深入。不同于傳統(tǒng)的總線式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),片上網(wǎng)絡(luò)擁有更優(yōu)越的可擴(kuò)展性和模塊化特性,被認(rèn)為是未來半導(dǎo)體集成工藝下多核技術(shù)發(fā)展的必然方向。
　　此外,片上

2、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能、面積、功耗都有很大的決定作用。不同于早期的規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(mesh or torus),適用于異構(gòu)性SoC設(shè)計(jì)的專用片上網(wǎng)絡(luò)(Application-Specific NoC,ASNoC)擁有自定制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和NoC組件。 NoC組件主要包括路由器(switch/router)和網(wǎng)絡(luò)接口(Network Interface)。因此針對(duì)異構(gòu)的專用片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì),專用片上網(wǎng)絡(luò)往往擁有更低的功耗、更少的面積和更好

3、的性能。同時(shí),將片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與當(dāng)前日益成熟的三維集成電路技術(shù)(3D-IC)相結(jié)合是一種必然趨勢(shì),也一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)課題。
　　針對(duì)三維專用片上網(wǎng)絡(luò)的綜合問題,以系統(tǒng)功耗和性能為目標(biāo),本文提出了基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維布局規(guī)劃算法,來決定系統(tǒng)中各IP核的布局規(guī)劃(floorplan),路由和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)量和位置,以及路由之間通信的路徑分配。
　　在前人的工作中,SoC核的擺放,NoC組件的擺放,通信路徑的分配是分開求解的。然而

4、實(shí)際是模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊的位置對(duì)通信路徑的分配有很大影響。因此,本文基于模擬退火算法結(jié)構(gòu),將以往分開的步驟(IP核的群劃分+IP核和switch的放置+路徑分配算法+綜合考慮TSV的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)評(píng)估)整合在一起,通過利用臨時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息(路由的位置和通信),在布局規(guī)劃的過程中,漸進(jìn)式地調(diào)整整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),探索最優(yōu)解。很顯然,分成幾步所獲得的局部最優(yōu)解組合而成的全局解往往并不是全局最優(yōu)解,本文的基于拓?fù)錂C(jī)構(gòu)的算法應(yīng)該能找到更好的全局解。