多核/眾核網(wǎng)絡化計算、低能耗綠色計算、高可信計算等計算模式的出現(xiàn),對嵌入式實時系統(tǒng)帶來了新的研究需求與挑戰(zhàn)。隨著嵌入式系統(tǒng)應用領域的不斷深化和芯片集成度的日益提高,對實時性、能耗和可靠性的綜合性能協(xié)同優(yōu)化顯得尤為重要,傳統(tǒng)的單性能優(yōu)化方法不再適用,迫切需要采用新的研究思路和優(yōu)化算法。本文面向嵌入式實時系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同綜合流程,全面總結了單處理器、多處理器（核）及片上網(wǎng)絡（Network-on-Chip,NoC）系統(tǒng)等不同架構的節(jié)能、容錯與能耗/可靠性折中設計方法。面向各種實現(xiàn)平臺和設計需求、性能約束,本文采用不同的能耗和可靠性優(yōu)化算法,重點解決以下關鍵問題:（1）嵌入式系統(tǒng)的軟硬件劃分及多屬性綜合評價、（2）雙處理器系統(tǒng)的容錯調度及電壓分配、（3）NoC的IP（Intellectual Property）核映射及鏈路電壓分配。論文的主要貢獻和創(chuàng)新之處在于:（1）針對硬件面積、價格成本、功耗、實時性和可靠性約束的多目標嵌入式系統(tǒng)軟硬件劃分問題,提出了一種支持多屬性決策的求解算法。根據(jù)給定的系統(tǒng)任務流圖以及可重用軟硬件組件庫,首先將可靠性轉化為可累加的成本型指標,基于改進后的最短路徑算法,... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 多核網(wǎng)絡化計算
        1.1.2 綠色計算
        1.1.3 可信計算
    1.2 研究進展
        1.2.1 國外研究進展
        1.2.2 國內研究進展
    1.3 研究意義
    1.4 研究內容
    1.5 論文結構
第二章 嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同綜合中的節(jié)能與容錯技術
    2.1 嵌入式系統(tǒng)的基本理論
        2.1.1 相關定義
        2.1.2 系統(tǒng)級綜合
        2.1.3 NoC系統(tǒng)
    2.2 嵌入式系統(tǒng)的節(jié)能
        2.2.1 DVS簡介
        2.2.2 低能耗系統(tǒng)綜合
        2.2.3 能耗受限系統(tǒng)綜合
    2.3 嵌入式系統(tǒng)的容錯
        2.3.1 故障簡介
        2.3.2 容錯技術
        2.3.3 可靠性優(yōu)化
    2.4 嵌入式系統(tǒng)的能耗/可靠性協(xié)同優(yōu)化
        2.4.1 單處理器系統(tǒng)
        2.4.2 多處理器（核）系統(tǒng)
        2.4.3 NoC系統(tǒng)
    2.5 本章小結
第三章 支持多屬性決策的嵌入式系統(tǒng)軟硬件劃分
    3.1 引言
    3.2 相關工作
    3.3 系統(tǒng)模型
        3.3.1 嵌入式系統(tǒng)應用功能模型
        3.3.2 嵌入式系統(tǒng)平臺模型
        3.3.3 軟硬件劃分模型
        3.3.4 性能指標模型
    3.4 問題定義
    3.5 求解算法
        3.5.1 基于最短路徑算法獲得劃分方案集
        3.5.2 對各劃分方案進行評價排序
    3.6 實例分析
    3.7 本章小結
第四章 能量約束的雙處理器嵌入式系統(tǒng)可靠性優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 相關工作
    4.3 系統(tǒng)模型
        4.3.1 任務模型
        4.3.2 雙處理器平臺模型
        4.3.3 可靠性模型
        4.3.4 能耗/可靠性模型
    4.4 問題定義
    4.5 求解算法
        4.5.1 構建初始解
        4.5.2 禁忌搜索
    4.6 實驗結果
        4.6.1 實驗方案
        4.6.2 不同能量約束的比較
        4.6.3 不同任務利用率的比較
        4.6.4 單個任務可靠性的比較
    4.7 本章小結
第五章 能量和可靠性感知的NoC映射與鏈路電壓分配
    5.1 引言
    5.2 相關工作
    5.3 系統(tǒng)模型
        5.3.1 SoC應用和NoC平臺
        5.3.2 映射/分配模型
        5.3.3 能耗模型
        5.3.4 可靠性模型
    5.4 問題定義
    5.5 NOC映射和鏈路電壓分配算法
        5.5.1 NoC映射的分析
        5.5.2 基于遺傳算法的IP核映射
        5.5.3 能耗/可靠性變化率的不足
        5.5.4 性能變化率驅動的啟發(fā)式電壓分配
    5.6 實驗結果
        5.6.1 能耗優(yōu)化對比
        5.6.2 能耗及可靠性對比
        5.6.3 實例分析
    5.7 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻博期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]片上網(wǎng)絡任務映射算法的可靠性優(yōu)化[J]. 劉婷,烏耀益,付宇卓.  上海交通大學學報. 2013(01)
[2]嵌入式軟件體系結構級能耗建模方法[J]. 劉嘯濱,郭兵,沈艷,熊冰,王繼禾,伍元勝,劉云本.  軟件學報. 2012(02)
[3]一種基于關鍵路徑分析的CPU-GPU異構系統(tǒng)綜合能耗優(yōu)化方法[J]. 林一松,楊學軍,唐滔,王桂彬,徐新海.  計算機學報. 2012(01)
[4]處理器可靠性約束的電壓頻率島NoC能耗優(yōu)化[J]. 張劍賢,周端,楊銀堂,賴睿,高翔.  電子與信息學報. 2011(09)
[5]NoC目錄協(xié)議能耗分析與建模研究[J]. 王繼禾,郭兵,沈艷,伍元勝,劉云本.  計算機學報. 2011(09)
[6]異構系統(tǒng)硬件故障傳播行為分析及容錯優(yōu)化[J]. 賈佳,楊學軍.  軟件學報. 2011(12)
[7]Energy Efficient Block-Partitioned Multicore Processors for Parallel Applications[J]. 祁軒,朱大開.  Journal of Computer Science & Technology. 2011(03)
[8]MPSoC軟硬件劃分的自動波競爭神經(jīng)網(wǎng)絡算法[J]. 常政威,謝曉娜,桑楠,熊光澤.  電子科技大學學報. 2010(05)
[9]綠色計算的重定義與若干探討[J]. 郭兵,沈艷,邵子立.  計算機學報. 2009(12)
[10]基于電壓島的能量和可靠性感知NoC映射[J]. 常政威,熊光澤,桑楠,江維.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2009(01)



本文編號：3418682