發(fā)布時(shí)間：2018-06-12 09:52

  本文選題：片上網(wǎng)絡(luò) + 異構(gòu)多核�。� 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著集成電路集成度不斷提高,特征尺寸不斷減小,工作頻率不斷上升,傳統(tǒng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的多功能片上系統(tǒng)(SoC)的擴(kuò)展性差、并行度低以及全局時(shí)鐘同步困難等缺點(diǎn)逐漸顯露出來(lái)。為了克服總線(xiàn)型SoC的固有缺點(diǎn),片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)的概念被提出。NoC從通信架構(gòu)層面有效地解決了總線(xiàn)型SoC擴(kuò)展性差和并行度低等問(wèn)題,并以其優(yōu)良的特性成為研究的熱點(diǎn)。片上網(wǎng)絡(luò)的布局決定著網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的分布,影響著資源節(jié)點(diǎn)間的距離、通信流量及熱量等特征,進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的功耗、面積、時(shí)延、QoS等性能產(chǎn)生重大影響。NoC的布局優(yōu)化以提升NoC系統(tǒng)的性能為目標(biāo),包括NoC體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和基于NoC應(yīng)用的優(yōu)化。NoC體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)路由算法及交換機(jī)制等方面�；贜oC應(yīng)用的布局優(yōu)化實(shí)現(xiàn)應(yīng)用任務(wù)在IP核中的合理分配和映射,同時(shí)根據(jù)性能要求確定各IP核在網(wǎng)絡(luò)中的合理布局,以滿(mǎn)足不同性能的需求。本文主要研究了基于NoC應(yīng)用的布局優(yōu)化,結(jié)合目標(biāo)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了基于NoC的異構(gòu)多核的多目標(biāo)布局優(yōu)化。本文的主要工作如下:首先深入研究了一種面向多應(yīng)用NoC系統(tǒng)的IPCore分配方法,并根據(jù)該方法提取了目標(biāo)系統(tǒng)的通信特征圖。根據(jù)布局中的映射階段中的需求和約束條件,建立了目標(biāo)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化模型,通過(guò)平衡各優(yōu)化目標(biāo)間的需求,得出目標(biāo)系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。針對(duì)現(xiàn)有布局評(píng)估方案的缺點(diǎn),提出了新的評(píng)估方案,使用智能優(yōu)化算法完成了異構(gòu)多核系統(tǒng)的布局優(yōu)化。其次,根據(jù)本文所提出的評(píng)估方案,使用C++語(yǔ)言搭建了一個(gè)布局優(yōu)化平臺(tái),該平臺(tái)采用層次化的設(shè)計(jì)方法,包括優(yōu)化算法層、任務(wù)層、控制層、網(wǎng)絡(luò)層和統(tǒng)計(jì)層,詳細(xì)的介紹了每個(gè)層次的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案及其工作流程。布局優(yōu)化平臺(tái)通過(guò)優(yōu)化算法層控制整個(gè)隨機(jī)搜索過(guò)程,根據(jù)通信特征圖靈活的構(gòu)建各種通信任務(wù),同時(shí)模擬任務(wù)在系統(tǒng)中的執(zhí)行過(guò)程可以對(duì)各布局方案進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。最后,在布局優(yōu)化后的系統(tǒng)中進(jìn)行不同規(guī)模的矩陣計(jì)算實(shí)驗(yàn),并與隨機(jī)布局系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,以評(píng)估布局優(yōu)化后的系統(tǒng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:布局優(yōu)化后的系統(tǒng)中算法執(zhí)行效率最大提升了 36.88%,同時(shí)具有較低的通信功耗及延時(shí)。
[Abstract]:With the increasing integration of integrated circuits, the feature size is decreasing, the working frequency is increasing, the expansibility of SoC-based multifunctional system with traditional bus architecture is poor, the parallelism is low, and the global clock synchronization is difficult, and so on. In order to overcome the inherent shortcomings of bus-type SoC, the concept of on-chip network (NOC) has been proposed to effectively solve the problems of poor scalability and low parallelism of bus-based SoC from the level of communication architecture, and has become a hot research topic with its excellent characteristics. The layout of the on-chip network determines the distribution of the nodes in the network, affects the distance, communication flow and heat between the resource nodes, and then the power consumption and area of the system. The layout optimization of NOC has a significant impact on performance, such as delay, QoS, etc., which aims to improve the performance of NoC system, including the optimization of NoC architecture and the optimization of NoC architecture based on NoC application, including the construction of topology. The routing algorithm and switching mechanism are designed. The layout optimization based on NOC can realize the rational allocation and mapping of application tasks in IP core, and determine the reasonable layout of each IP core in the network according to the performance requirements, so as to meet the requirements of different performance. In this paper, the layout optimization based on NoC application is studied, and the multi-objective layout optimization of heterogeneous multi-core based on NoC is realized in combination with the target system. The main work of this paper is as follows: firstly, an IPCore allocation method for multi-application Noc system is studied, and the communication feature diagram of the target system is extracted according to this method. According to the requirements and constraints in the mapping stage in the layout, the multi-objective optimization model of the target system is established, and the objective function of the multi-objective optimization of the target system is obtained by balancing the requirements among the various optimization objectives. In view of the shortcomings of the existing layout evaluation schemes, a new evaluation scheme is proposed, and the layout optimization of heterogeneous multi-core systems is accomplished by using intelligent optimization algorithm. Secondly, according to the evaluation scheme proposed in this paper, a layout optimization platform is built with C language. The platform adopts hierarchical design methods, including optimization algorithm layer, task layer, control layer, network layer and statistical layer. The design and implementation of each level and its workflow are introduced in detail. The layout optimization platform controls the whole random search process through the optimization algorithm layer, constructs various communication tasks flexibly according to the communication characteristic graph, and simulates the execution process of the task in the system, which can accurately evaluate each layout scheme. Finally, the matrix calculation experiments of different scales are carried out in the optimized layout system, and compared with the random layout system to evaluate the performance of the optimized layout system. The experimental results show that the efficiency of the algorithm increases by 36.88, and the communication power consumption and delay are lower.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN47

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本文編號(hào)：2009270