【摘要】：隨著半導體集成電路的飛速發(fā)展,片上組件數(shù)量不斷增長,總線通信結構成為芯片設計的瓶頸,為了解決復雜的片上通信問題,業(yè)界提出了基于數(shù)據(jù)包的片上網(wǎng)絡通信架構。由于片上通信網(wǎng)絡(Network on Chip,No C)的性能高度依賴于實際業(yè)務量,因此準確的業(yè)務量模型對于網(wǎng)絡拓撲、協(xié)議及性能評估有重要意義。然而實現(xiàn)實際應用需要時間,且缺乏靈活性,在No C設計初期常常采用基于數(shù)學理論構建的分析業(yè)務量模型進行評估。本文以片上網(wǎng)絡業(yè)務量建模方法及應用為研究課題,重點研究了基于自相似理論的No C業(yè)務量估計與生成方法、基于多分形理論的No C業(yè)務量估計與生成方法、基于拓撲的No C全局業(yè)務量建模方法和分形業(yè)務量下的緩存優(yōu)化配置技術等。本文的主要研究內容及貢獻如下:論文第二章在分析自相似過程定義及性質的基礎上,完成了基于R/S、聚類方差、周期圖、Whittle和小波等估計理的No C自相似業(yè)務量估計方法設計與性能分析;在論證No C業(yè)務量具有自相似特性的基礎上完成了No C業(yè)務流自相似性形成原因分析;分別提出了基于隨機中點置換的No C改進自相似業(yè)務流生成方法ISTG-RMD和基于傅里葉變換改進任意分布自相似業(yè)務量生成方法IAMDSTG-FT,實驗表明,ISTG-RMD和IAMDSTG-FT都能準確的產生自相似No C業(yè)務數(shù)據(jù)流,且IAMDSTG-FT算法能夠控制No C自相似業(yè)務流的自相關函數(shù)衰減變化,從而更加準確的模擬實際No C業(yè)務流。論文第三章在分析多分形過程定義及性質的基礎上,完成了基于多小波分解與估計的No C多分形業(yè)務量多重分形譜估計算法設計與仿真驗證,為No C設計者提供多分形業(yè)務量特性分析工具;基于多分形小波模型,提出了一種No C多分形業(yè)務流生成方法,解決了No C設計實現(xiàn)性能評估中的多分形業(yè)務流生成問題;通過實驗分析論證了多分形業(yè)務量模型在No C業(yè)務流局部突發(fā)性描述上的優(yōu)勢;完成了基于FPGA的通用No C業(yè)務流模擬源設計實現(xiàn),證明了模擬源的準確性,能夠滿足No C設計者仿真與測試評估中對No C業(yè)務流生成的需求。論文第四章在分析常用No C拓撲結構的基礎上,結合自相似和多分形數(shù)學理論,完成了MPSo C實現(xiàn)的微觀電路結構中常用處理算法對業(yè)務流特性影響的建模與仿真分析,得到了6個明確的業(yè)務流特性變化結論,為No C設計者進行業(yè)務流分析提供參考;結合自相似業(yè)務量理論提出了基于統(tǒng)計的脈動處理結構No C業(yè)務流特性變化模型SUPFTM,實驗表明,該模型能夠準確的刻畫脈動處理結構下業(yè)務流自相似指數(shù)的變化;結合No C實現(xiàn)拓撲結構提出了基于節(jié)點的多任務No C全局分形業(yè)務量模型,為No C設計評估中的業(yè)務模擬提供解決方案。論文第五章在對No C路由器結構進行分析的基礎上,論證了路由器輸入通道緩存優(yōu)化的必要性;提出了一種自相似業(yè)務量下的緩存配置優(yōu)化方法,實驗表明,該優(yōu)化方法能夠極大的降低No C路由器輸入通道數(shù)據(jù)包排隊服務等待時間;基于兩種關鍵路徑提出了關鍵路徑下的No C緩存配置優(yōu)化算法,實驗表明該算法能夠有效降低關鍵路徑上數(shù)據(jù)包的排隊時延。論文第六章基于自適應通信接收機對高速復雜實時信號處理技術及實現(xiàn)架構的需求,在對接收機進行任務劃分及任務業(yè)務流間數(shù)據(jù)率、自相似性初步估算的基礎上,完成了接收機的No C架構MPSo C實現(xiàn)中緩存優(yōu)化配置策略初步設計,具有一定的參考價值。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN47
【圖文】：

第一章 緒論C 的主要研究內容egie Mellon 大學的 U.Y.Ogras 等人提出了 NoC 設計空間的概念，將 N學研究歸納為基礎架構、通訊機制和映射優(yōu)化三大類關鍵問題[14]，并具體設計應分為 Hard NoC、Firm NoC 和 Soft NoC 三個層次，如圖 1中，Hard NoC 是指基本架構確定且 PE 節(jié)點內容也固定的一類 NoC 結構僅為圖中矩形部分，可設計余度最小；Firm NoC 是指基本架構確定但度與傳輸節(jié)點緩存大小不確定，其他維度對設計者完全自由的一類 N計者根據(jù)應用實現(xiàn)最優(yōu)映射、調度與任務分配算法、路由方案等，設靈活；Soft NoC 是指設計者需要根據(jù)具體應用來優(yōu)化 NoC 設計空間中，設計靈活性最高但設計難度和工作量也最大。NoC通訊機制

電子科技大學博士學位論文計空間，必須建立精確的業(yè)務量模型[16-18]。2）應用映射技術用映射（Application Mapping）主要研究在給定網(wǎng)絡拓撲結構的前提下際應用的一系列并行任務 IP Core 分配到各個 PE 上，使得該設計具有（如功耗、面積、散熱等）[19,20]。3）應用調度技術用調度（Application Scheduling）是指實際應用的通信和任務調度，主到IP Core的分配問題，以使得片上系統(tǒng)任務調度部分具有更優(yōu)的能量意識調度技術（Energy-Aware Scheduling Techniques）[21,22]。

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本文編號：2728263