【摘要】：自誕生以來(lái),半導(dǎo)體制程工藝和集成電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)就保持著區(qū)別于傳統(tǒng)行業(yè)的高速發(fā)展和迭代速度。特別是二十世紀(jì)90年代以來(lái),伴隨單芯片集成技術(shù)的飛速發(fā)展,以實(shí)現(xiàn)專用任務(wù)而在單個(gè)芯片上集成整個(gè)系統(tǒng)為特點(diǎn)的片上系統(tǒng)(System on Chip,SoC)逐漸成為集成電路發(fā)展的熱點(diǎn)。而片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip,NoC)這一新型系統(tǒng)通信架構(gòu)伴隨著SoC、特別是片上多核系統(tǒng)(Multiprocessor System on Chip,MPSoC)的發(fā)展和需求應(yīng)運(yùn)而生。NoC作為SoC設(shè)計(jì)與研究中的重要環(huán)節(jié),成為SoC的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。本文論述的對(duì)象是NoC研究中的片上網(wǎng)絡(luò)映射優(yōu)化問(wèn)題,屬于應(yīng)用建模優(yōu)化問(wèn)題。該問(wèn)題研究的一般性思路是根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)確定相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,針對(duì)給定應(yīng)用任務(wù)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠成?通過(guò)啟發(fā)式算法進(jìn)行近似求解。本文的工作主要有以下三點(diǎn):首先,針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)處于不同路由策略及交換機(jī)制下,選擇三種衡量系統(tǒng)性能的重要參數(shù)——功耗、延時(shí)、負(fù)載分別進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,并論述其各自特點(diǎn)與異同。根據(jù)本工作組研究的目標(biāo)系統(tǒng)提出一種基于馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣的負(fù)載模型以及最短路徑功耗模型的多目標(biāo)加權(quán)優(yōu)化函數(shù),以此作為目標(biāo)系統(tǒng)的評(píng)估方案。其次,根據(jù)本文提出的目標(biāo)系統(tǒng)評(píng)估方案,針對(duì)一種新型群智能算法——狼群算法(wolf pack algorithm,WPA)進(jìn)行離散化設(shè)計(jì),并以此作為近似優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的NoC映射問(wèn)題進(jìn)行求解,并給出該算法的離散化設(shè)計(jì)原理及執(zhí)行步驟。最后,選擇多個(gè)常用的應(yīng)用任務(wù)作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并選擇基于標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)的自適應(yīng)模擬退火遺傳算法及隨機(jī)映射算法作為對(duì)照組實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證優(yōu)化模型的合理性以及不同路由策略及交換機(jī)制對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響。
【圖文】：

圖 2. 1 過(guò)程示意圖Fig 2. 1 Process diagram任務(wù)調(diào)度是指根據(jù)子任務(wù)的因果關(guān)系和任務(wù)優(yōu)先級(jí)安排子任務(wù)的執(zhí)行順不同系統(tǒng)而言，任務(wù)調(diào)度的要求不盡相同。按系統(tǒng)分類任務(wù)調(diào)度可以分器調(diào)度，集中式多處理器調(diào)度和分布式處理器調(diào)度；按調(diào)度分析是脫機(jī)實(shí)現(xiàn)可分為靜態(tài)任務(wù)調(diào)度和動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度（實(shí)時(shí)調(diào)度）。NoC 應(yīng)用優(yōu)化任務(wù)調(diào)度主要是分布式靜態(tài)任務(wù)調(diào)度，其中選擇分布式調(diào)度是基于片上網(wǎng)絡(luò)本身的分布式架構(gòu)特性而決定的。而與實(shí)時(shí)調(diào)度相比，雖然靜態(tài)任法在系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中實(shí)時(shí)的對(duì)子任務(wù)執(zhí)行順序進(jìn)行調(diào)整，但靜態(tài)任以針對(duì)某個(gè)任務(wù)在理論設(shè)計(jì)階段就給出確定性的任務(wù)調(diào)度方案。而實(shí)時(shí)的主要思想是基于統(tǒng)計(jì)概率和底限控制，一般而言，實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度需要的緩沖區(qū)間。所以對(duì)于相對(duì)確定的任務(wù)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)任務(wù)調(diào)度運(yùn)用的更為于 NoC 優(yōu)化而言，具體的任務(wù)調(diào)度不僅包括規(guī)劃子任務(wù)的執(zhí)行順序，還任務(wù)分配到相應(yīng)的 IP 核上，并根據(jù)每個(gè) IP 核的性能參數(shù)與子任務(wù)的本身

第二章 NoC 應(yīng)用優(yōu)化和系統(tǒng)介紹信數(shù)據(jù)傳遞方向。IP 核分配的數(shù)學(xué)描述如下： 2.2 所示，對(duì)于某個(gè)特定任務(wù)存在任務(wù)順序圖 個(gè)有向無(wú)環(huán)圖 M（H，K），表示的是子任務(wù)示所有子任務(wù)所組成的集合，K 表示子任務(wù)間為頂點(diǎn)hi∈H，而各子任務(wù)間的相互通信關(guān)而ki→j的權(quán)值表示任務(wù) i 與 j 間通信的數(shù)據(jù)量。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TN47

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本文編號(hào)：2700198