《專用三維片上網路體系結構綜合技術研究》是依託南京航空航天大學，由葛芬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：專用三維片上網路體系結構綜合技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葛芬
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對片上網路（Network on Chip，NoC）的發展趨勢以及NoC設計特定性的特點，開展專用三維NoC體系結構綜合技術研究，重點探討三維NoC結構布圖規划算法以及專用拓撲結構生成方法。首先，基於三維NoC結構特徵及網路負載狀態，構建精確的適用於三維NoC系統的通信延時模型；在此基礎上，探討三維NoC拓撲結構生成方法，重點研究鏈路負載均衡的路徑分配算法，以構建路由器之間的拓撲連線，生成最佳化的專用不規則的三維NoC拓撲結構；研究NoC關鍵組件的三維布圖規划算法，並將其與專用三維NoC拓撲生成過程結合，為給定套用綜合生成滿足性能要求且開銷小的NoC體系結構；最後，將單一的套用實例擴展到多套用實例，研究支持多用例的專用三維NoC拓撲生成方法，形成完善的專用三維NoC體系結構綜合設計方法，以面向套用實現高頻寬、低延時、低功耗、布局面積最佳化的專用三維NoC系統。
結題摘要
項目針對片上網路NoC的發展趨勢以及NoC 設計特定性的特點，開展專用三維NoC 體系結構綜合技術研究，重點探討三維NoC 結構布圖規划算法以及專用拓撲結構生成方法。本項目是主要研究成果如下：針對已有NoC仿真平台的不足，對面向規則拓撲結構的NoC仿真器Nirgam進行修改與擴展，設計實現了一個用於三維NoC體系結構建模與評估性能、功耗、溫度的全仿真平台，為三維 NoC體系結構綜合過程奠定基礎。提出了一種基於M/G/1排隊論的三維NoC延時分析模型，並將其套用於三維NoC映射問題，提出了一種基於M/G/1延時模型的三維NoC映射方法。該方法以系統通信延時為最佳化目標，採用最佳化算法實現IP核在三維NoC結構中的最優布局。針對三維 NoC設計中溫度管理更為嚴峻的問題，結合系統通信功耗最佳化的目標，提出了面向功耗與溫度最佳化的映射算法，基於遺傳算法，實現了IP核在規則三維NoC體系結構中的映射，不僅可以降低晶片峰值溫度，去除晶片熱點，同時還可使得晶片各層溫度均衡分布。 針對面向套用定製不規則拓撲結構在性能和面積開銷上的優勢，提出一種基於簇劃分的NoC拓撲生成方法。該方法以降低網路通信延時、功耗以及路由器面積與資源開銷為目的，根據給定套用的通信需求和路由器結構特徵，生成滿足設計約束的專用的不規則拓撲結構。將三維NoC拓撲生成與布圖規劃問題劃分為三個層次，包括IP核分層與布局、路由器和網路接口的插入與合併以及路由路徑分配。提出一種基於B*-tree結構的IP核分層與布局方法，將IP核劃分到三維結構中的不同層上，並實現IP核在每一水平層上的最優布局。考慮路由器和網路接口的面積開銷，提出一種基於遺傳算法的求解模型，確定路由器和網路接口的最佳插入位置，進一步考慮層間TSV布局數目的約束，提出路由器合併算法，使互連功耗和面積更優。提出基於Dijkstra算法和TP約束的路由路徑分配方法，為特定套用的每條通信蹤跡生成確定的、無死鎖的最短路由路徑，同時保證網路鏈路負載均衡，以此生成路由器互連結構。提出了一種面向多用例的可重構三維NoC設計方法，結合可重構互連網路設計，針對不同套用在Mesh結構上生成專用不規則拓撲結構，並給出多用例下路由連線埠的調度機制。
