在未來的片上多核處理器中,單個芯片上集成的處理器核心越來越多。由于傳統(tǒng)的電互連在功耗效率和帶寬密度上存在局限性,具有高帶寬密度、低功耗、低延遲等特性的片上光網(wǎng)絡(luò)(ONoC)作為一種新型片上互連技術(shù)逐漸被提出。不過,由于熱光效應(yīng)的影響,芯片上的溫度偏差在數(shù)據(jù)通信過程中會引起額外的損耗,從而弱化片上光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在功耗方面的優(yōu)勢。為了克服溫度敏感性對片上光網(wǎng)絡(luò)的影響,本文提出一種溫度敏感性設(shè)計和功耗優(yōu)化方法。首先,考慮到可擴(kuò)展性、高集成度和低功耗要求,我們采用3D Torus結(jié)構(gòu)的片上光網(wǎng)絡(luò),路由器采用光電混合架構(gòu),核心部分是基于波長選擇微環(huán)的7×7的全互連光開關(guān)。其次,采用溫度敏感性算法,通過熱光效應(yīng)模型平臺,評估備選路徑的光損耗,選取功耗最小路徑,從而減小芯片上的溫度差異對功耗帶來的影響。仿真結(jié)果表明,在相同的應(yīng)用下,使用溫度敏感性算法的8×8×2的3D Torus片上光網(wǎng)絡(luò),與使用傳統(tǒng)維序路由算法的8×8×2的3D Mesh片上光網(wǎng)絡(luò)相比,采用熱調(diào)諧微環(huán)、不采用熱調(diào)諧微環(huán)、采用溫度不敏感微環(huán)條件下分別能減少25%、19%、17%的功耗。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN491
【部分圖文】：

爾定律的發(fā)展，集成電路使用的晶體管尺寸在不斷減小，目前，芯片可以實現(xiàn)更豐富的功能和提供更好的性能。為了克服單性能和散熱上的瓶頸，可以提供多個處理器核心的并行運算和片上多核處理器（CMP）逐漸成為了嵌入式系統(tǒng)和高性能計算[1,2]。多核處理器的發(fā)展過程中，單個芯片上集成的處理器核心也呈勢，片上互連架構(gòu)就扮演著十分重要的角色，互連架構(gòu)的通信整個系統(tǒng)的通信性能和功耗。傳統(tǒng)的片上互連技術(shù)主要是基于 1-1 所示，面對越來越多的處理器，傳統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)逐漸不能滿的通信要求。于是，擴(kuò)展性較強(qiáng)的片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（NoC），如圖出來作為一種新型的片上多處理器通信結(jié)構(gòu)[3]。除了可擴(kuò)展性絡(luò)結(jié)構(gòu)重用設(shè)計水平更高，能縮短設(shè)計周期、減少開發(fā)成本；，能提供更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬；短線互連也有利于解決全局同步的絡(luò)結(jié)構(gòu)是芯片集成度提升下的必然發(fā)展趨勢。

圖 1-2 片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.1-2 Network on Chip architecture硅光子技術(shù)在短距離通信方面的應(yīng)用不斷得到重視和絡(luò)結(jié)構(gòu)開始被提出作為一種新型的面向片上多核處理比，光互連能顯著增加帶寬密度、減少功耗以及降低連結(jié)構(gòu)的瓶頸，克服大多數(shù)芯片上通信過程中的難題網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點區(qū)域的短距離通信以及用作控制時效率常用電互連來控制和配置，如圖 1-3 所示。

圖 1-2 片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.1-2 Network on Chip architecture與此同時，硅光子技術(shù)在短距離通信方面的應(yīng)用不斷得到重視和研究，基于光互連的片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開始被提出作為一種新型的面向片上多核處理器的互連技術(shù)。和電互連相比，光互連能顯著增加帶寬密度、減少功耗以及降低延遲，有針對性地解決電互連結(jié)構(gòu)的瓶頸，克服大多數(shù)芯片上通信過程中的難題[4]。由于電互連方式在片上網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點區(qū)域的短距離通信以及用作控制時效率比較高，因此片上光網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常用電互連來控制和配置，如圖 1-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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1 李艷;王洪濤;陳華;于建勇;;Gnuplot多參數(shù)擬合在電化學(xué)阻抗譜擬合中的應(yīng)用[J];大學(xué)物理實驗;2014年06期

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1 胡妍;結(jié)合結(jié)構(gòu)級和門級的多核處理器功耗評估方法[D];湖南大學(xué);2013年

本文編號：2851268