《套用射頻互連的低功耗專用片上網路體系結構綜合研究》是依託中國科學技術大學，由陳松擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：套用射頻互連的低功耗專用片上網路體系結構綜合研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳松
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題首次提出套用射頻互連的專用片上網路體系結構的設計最佳化方法，採用把專用網路體系結構設計中的網路拓撲設計、射頻互連規劃及積體電路物理設計中的布圖規劃相結合的方式，在專用片上網路拓撲結構中規劃射頻互連，高效探索套用射頻互連結構的專用片上網路體系結構設計空間,評估專用片上網路的性能、功耗及晶片面積，為下一代高速低功耗專用片上網路設計奠定方法學基礎。. 本課題的研究成果主要貢獻將有：（1）提出三階段專用片上網路體系結構的綜合方法：IP核的聚類和布圖規劃、射頻互連規劃、IP核間路徑規劃；（2）提出射頻互連規劃及IP核路徑規劃驅動的IP核聚類和布圖規劃方法；（3）提出射頻互連規劃方法，利用射頻互連具有的高速、低能耗、多播、可重構特性最佳化網路拓撲結構，降低專用片上網路功耗及面積設計指標；（4）提出基於射頻互連的細粒度可重構專用片上網路拓撲結構設計方法。
結題摘要
隨著半導體工藝技術的發展，單個晶片上集成的IP核的數量已經得到了快速增長，使得片上系統互連結構變得異常複雜。於此同時，基於匯流排的傳統通信架構已經不能滿足片上系統的性能需求。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，相關數據已經表明，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。很多研究者提出了在專用片上網路設計中引入動態可重構技術來實時動態改變片上網路拓撲結構來滿足不斷變化的通信需求。基於此，本項目提出利用射頻互連技術的動態可重構特性和高頻寬特性，將射頻互連技術集成到專用片上網路設計中以此來實現動態可重構專用片上網路拓撲結構。由於射頻互連的高頻寬特性，此方法生成的動態可重構特性適用於高頻寬需求的套用，尤其是深度學習相關的套用。本項目提出了四階段的拓撲生成方法，分別完成布圖規劃和IP核的聚類問題的集成求解、片上交換機和網路接口的布局、路徑分配和射頻互連通道的分配問題的集成求解和對射頻互連布線最佳化。 實驗結果表明，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。對於具有高頻寬通信需求的套用，通過引入射頻互連技術，能夠使片上網路的功耗降低20%~26%。本項目探索了射頻互連在專用片上網路中的套用，配合射頻互連技術的發展，項目成果有望為深度學習等高頻寬、高性能需求的套用，提供專用片上系統互連設計方案，部分成果也可套用於基於無線路由器的片上網路拓撲設計。
