伴隨著半導體技術領域取得的非凡成就,芯片集成技術得到了長足的發(fā)展,單個電子芯片中可以集成數(shù)十億顆晶體管。但是由于摩爾定律的逐漸失效,通過增加晶體管數(shù)目來提高單芯片計算能力的方案越來越困難。傳統(tǒng)的芯片基于總線結構設計,芯片中的計算核心通過總線訪問計算資源。由于芯片資源十分有限,當大量的計算核心同時訪問相同資源時,會造成資源的爭奪,這導致了芯片性能下降,并且消耗大量的能源。當前設計的芯片大部分都采用片上網(wǎng)絡技術解決核心間通信問題,使得計算核心可以高效地共享芯片資源。片上網(wǎng)絡的設計研發(fā)對于芯片整體性能和能耗有著舉足輕重的影響。隨著工業(yè)界計算場景日益復雜,計算機體系結構設計逐漸從基于CPU核心的同構芯片過渡到了基于CPU-GPU核心的異構芯片。基于CPU核心的同構芯片時代的片上網(wǎng)絡技術并不完全適用于基于CPU-GPU核心的異構體系結構片上網(wǎng)絡,面向CPU-GPU異構體系結構的片上網(wǎng)絡技術并未得到深入研究。CPU-GPU異構體系結構片上網(wǎng)絡的提出為計算機體系結構領域帶來了新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡的設計中,增加路由節(jié)點緩沖區(qū)容量可以降低數(shù)據(jù)包的丟失概率和偏轉(zhuǎn)概率,并且提高片上網(wǎng)絡帶寬利用率。同時,... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CPU處理器與GPU處理器架構示意圖

- 13 -f) 蝴蝶胖樹結構 (g) 一般樹結構圖 2-2 片上網(wǎng)絡拓撲結構Figure 2-2 Network topologies總線的拓撲結構實現(xiàn)較為簡單，并且生產(chǎn)成本低廉，設計領域。隨著單芯片多核心的架構不斷成熟，片上不斷提高，許多設計人員發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的基于共享總線的在基于共享總線的拓撲結構中，所有電路元件被一條

北京工業(yè)大學工學碩士學位論文連接，處理器核心之間、處理器核心與內(nèi)存之間、輸入/輸出端口和存儲器模塊之間只能通過獨占總線的方式進行通信。隨著計算場景的復雜化，大量具有通信密集型的工作負載需要被運行，同一時刻有多組通信需要在總線中進行傳輸。由于總線的獨占性，最先發(fā)出請求的數(shù)據(jù)包被首先傳輸，其他通信任務必須被阻塞。這種極小的通信帶寬是由于共享總線的結構造成的，并且隨著芯片規(guī)模的增大，基于共享總線的片上網(wǎng)絡的缺點被無限放大。因此基于共享總線的拓撲結構，適用于單芯片中處理器核心較少的情況，隨著處理器核心的增加，其布線成本和通信性能問題將無法滿足應用需求。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]有限元結構分析的層級負載均衡并行計算方法[J]. 苗新強,金先龍,丁峻宏.  科學通報. 2017(13)
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[7]片上網(wǎng)絡虛通道分配算法[J]. 王力緯,曹陽,李曉輝,朱小虎.  華中科技大學學報(自然科學版). 2009(03)
[8]2D Mesh片上網(wǎng)絡中交換機服務性能影響的研究及其拓撲改進[J]. 趙宏智.  電子學報. 2009(02)
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博士論文
[1]專用片上網(wǎng)絡設計關鍵技術研究[D]. 葛芬.南京航空航天大學 2010

碩士論文
[1]CPU-GPU異構云計算環(huán)境下視頻分析任務調(diào)度機制研究與應用[D]. 嚴瑾.北京郵電大學 2018
[2]基于GPU-like和GPU-CPU架構的異構片上網(wǎng)絡的設計與研究[D]. 冷鎮(zhèn)宇.北京工業(yè)大學 2015
[3]CPU-GPU異構平臺計算模型的研究與應用[D]. 胡杰.大連理工大學 2011
[4]基于動態(tài)緩沖管理的片上網(wǎng)絡體系結構研究[D]. 朱紅雷.國防科學技術大學 2010



本文編號：2962065