動態可重構專用片上網路架構綜合關鍵技術研究

《動態可重構專用片上網路架構綜合關鍵技術研究》是依託中國科學技術大學，由陳松擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：動態可重構專用片上網路架構綜合關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳松
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本項目針對基於專用片上網路的異構多核片上系統，在數據處理和數據通信中同時考慮動態可重構設計，並提出設計最佳化方法，以進一步提升系統能效及資源利用效率。在納米工藝下，物理設計極大地影響著異構片上系統的性能和功耗，因此在架構設計中，越早引入物理設計元素的考慮，越會增加高層架構設計最佳化的有效性。布圖規劃問題作為物理設計中的最高抽象層次，成為連線高層次設計和物理設計的紐帶。因此，本項目擬利用布圖規劃技術有效融合計算架構設計、通信架構設計以及物理設計，探索動態專用片上網路硬體架構設計空間。本項目從（1）系統任務劃分、調度和布圖規劃，（2）專用片上網路動態拓撲生成等兩個方面開展研究。

結題摘要

與基於匯流排的通信架構相比，片上網路具有可預測性和可擴展性等優勢，逐步成為解決片上系統全局互連與通信問題的有效方案。對於包含眾多大小各異的IP核的異構片上系統而言，相關數據表明，專用片上網路與規整片上網路相比較具有功耗、面積和性能優勢。本項目的重點是研究動態可重構專用片上網路拓撲自動生成算法。專用片上網路拓撲生成問題是一個NP困難問題，由於專用片上網路拓撲結構是針對具體套用的頻寬需求和通信延遲約束來設計的，因此，專用片上網路缺乏靈活性。為了提高專用片上網路的靈活性，本項目利用動態可重構硬體設計（例如FPGA）的靈活性，在部分動態可重構FPGA硬體平台上提出動態專用片上網路拓撲生成方法，在數據計算和數據通信中同時考慮動態可重構設計以此提升系統能效。針對部分動態可重構系統設計，本項目提出了計算架構和片上網路拓撲生成方法：（1）基於本項目提出的任務調度和布局表示方法——三元序列組，提出了片上網路拓驅動的集成最佳化架構來完成任務調度和布局規劃；（2）基於任務調度和布局規劃的結果，提出了兩種方法——基於ILP的方法和基於二分法的啟發式方法，來解決通信需求的時域劃分問題；（3）根據通信套用系統的分時段通信需求，生成對應的片上網路拓撲結構，最小化不同時間段間的重構代價。 實驗結果表明，本項目所提出的任務調度和布局規划算法能夠在保證較好調度效果的同時，提高任務布局規劃的成功率。針對某一特定套用，相比較於傳統的靜態（不重構）專用片上網路，本項目提出的動態可重構片上網路拓撲生成方法能夠在一定的重構時間代價下極大地改善功耗代價。相比較於靜態的專用片上網路，本項目提出的動態可重構片上網路拓撲降低了31.6%的功耗。