基于溫度感知的3DNoC任務映射和拓撲結構研究.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)絡的主要研究方向。但三維片上網(wǎng)絡實現(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。新型拓撲結構和任務映射算法的設計是3

2、D NoC散熱以及降低功耗的關鍵。
　　本文首先對現(xiàn)有的3D NoC拓撲結構、路由算法、交換機制、任務映射、溫度模型以及性能模型等進行了研究，分析了現(xiàn)有拓撲結構下通過任務調(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)絡中豎直方向熱相關性較大，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。提出了一種結合了電路交換的環(huán)形拓撲和包交換的3D Mesh拓撲結構的優(yōu)點的混合拓撲結構：3D RMH，并且深入分

3、析3D RMH拓撲結構中任務調(diào)度前后的通信過程，提出了一種分層的XYZC路由算法。通過同層任務映射和調(diào)度，在緩解溫度問題的同時保持任務之間原來的通信性能，從而控制片上網(wǎng)絡熱點分布，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的任務映射機制，分析了遺傳算法在任務映射中的應用以及其不足之處?；赗MH拓撲結構，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度評價方面進行了改進，提出了溫度均