隨著系統(tǒng)集成度的提高及片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip,NoC)技術(shù)的發(fā)展,三維片上網(wǎng)絡(luò)(3D NoC)以其更低的時延、更強的性能、更高的擴展性等特點成為了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點。目前,在3D NoC垂直連接方案中硅通孔(ThroughSilicon-Via,TSV)技術(shù)是最具潛力的,但是因為其成本高、良品率低等問題,所以有效減少TSV的使用數(shù)量是研究3D NoC結(jié)構(gòu)的一個重要方向。映射問題是指在滿足指定約束條件下,如何將各個應(yīng)用任務(wù)放置到3D NoC的處理單元上執(zhí)行,并達到某種目標(biāo)更優(yōu),這對系統(tǒng)的性能和功耗具有極大的影響。本文重點研究了基于TSV技術(shù)的非規(guī)則拓撲結(jié)構(gòu)的3D NoC低功耗映射優(yōu)化的方法。本文研究了兩種非規(guī)則拓撲結(jié)構(gòu)的3D NoC的結(jié)構(gòu)特點,并針對研究廣泛的處理單元同構(gòu)異構(gòu)問題進行了討論,由于當(dāng)前絕大多數(shù)仿真平臺不支持非規(guī)則拓撲結(jié)構(gòu)的3D NoC映射仿真,在研究了NoCMap等仿真平臺的基礎(chǔ)上,針對其結(jié)構(gòu)特點定制和實現(xiàn)了仿真平臺3DNoCMap,使其具備對非規(guī)則拓撲結(jié)構(gòu)的3D NoC靜態(tài)和動態(tài)映射的能力。同時在3DNoCMap中針對非規(guī)則3D NoC的結(jié)構(gòu)特點,改進了路由算法,建立了功耗模型,并對仿真平臺進行了驗證。本文建立了靜態(tài)映射模型,分析了幾種典型啟發(fā)式算法的原理及其不足,得到了改進思路,在此基礎(chǔ)上研究了超啟發(fā)式算法,并將其應(yīng)用到3D NoC的映射問題中;設(shè)計了基于在線學(xué)習(xí)的超啟發(fā)式映射算法,該算法較其他算法提供了更豐富的映射方案的搜索方法和在線調(diào)整能力。實驗結(jié)果表明,該算法較其他算法能夠有效地降低系統(tǒng)的通信功耗,同時可以減少路由跳數(shù)和平均鏈路負載量。本文建立了動態(tài)映射模型,并對當(dāng)前主流的動態(tài)映射算法進行了剖析和對比,分析了三條有效的動態(tài)映射策略:包序策略、通信功耗感知策略和任務(wù)映射排序策略,對其原理進行了闡述,并針對研究的非規(guī)則拓撲的3D NoC做了改進;在整合這些策略優(yōu)點的基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于通信功耗感知的包序映射算法。仿真結(jié)果表明,在增加可容忍的算法運行時間的情況下,較其他算法在通信功耗、路由跳數(shù)和平均鏈路負載量等指標(biāo)中表現(xiàn)更好。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP393.0
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)及安排
第二章 片上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
    2.1 拓撲結(jié)構(gòu)
    2.2 路由算法
    2.3 映射算法
        2.3.1 靜態(tài)映射算法
        2.3.2 動態(tài)映射算法
    2.4 仿真平臺
    2.5 本章小結(jié)
第三章 非規(guī)則拓撲的3DNoC仿真平臺的搭建
    3.1 非規(guī)則拓撲結(jié)構(gòu)的3DNoC
        3.1.1 拓撲結(jié)構(gòu)研究
        3.1.2 處理單元的異構(gòu)與同構(gòu)
    3.2 仿真平臺的定制與實現(xiàn)
    3.3 非規(guī)則拓撲3DNoC的路由算法
    3.4 非規(guī)則拓撲3DNoC的功耗模型
    3.5 仿真平臺的驗證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于在線學(xué)習(xí)的超啟發(fā)式映射算法
    4.1 靜態(tài)映射模型
    4.2 典型靜態(tài)映射算法分析
    4.3 基于在線學(xué)習(xí)的超啟發(fā)式映射算法
    4.4 實驗仿真及結(jié)果分析
        4.4.1 仿真平臺說明
        4.4.2 通信功耗分析
        4.4.3 路由跳數(shù)分析
        4.4.4 平均鏈路負載量分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于通信功耗感知的包序映射算法
    5.1 動態(tài)映射模型
    5.2 典型動態(tài)映射算法的分析
    5.3 基于通信功耗感知的包序映射算法
        5.3.1 包序策略及其改進
        5.3.2 通信功耗感知策略
        5.3.3 任務(wù)映射排序策略
        5.3.4 基于通信功耗感知的包序映射算法
    5.4 實驗仿真及結(jié)果分析
        5.4.1 通信功耗分析
        5.4.2 路由跳數(shù)分析
        5.4.3 平均鏈路負載量分析
        5.4.4 算法運行時間比較
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
作者簡介

【參考文獻】

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