《支持高速快取一致的片上網路關鍵技術研究》是依託清華大學，由汪東升擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：支持高速快取一致的片上網路關鍵技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：汪東升
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多核處理器是計算機系統結構發展的必然趨勢,片上網路技術是多核處理器研發的關鍵。本項目擬針對大規模片上多核處理器發展的異構性和系統高頻寬、低延遲、低功耗等趨勢和需求，通過將最佳化的高速快取（Cache）一致性協定與片上網路結構有機結合,提出一種新穎的即插即用片上網路結構－CCNoC。CCNoC利用多核處理器結點和通信網路片內高度集成而利於最佳化Cache一致性協定等特點，將Cache一致性協定集成到片上網路中，減少了系統的設計和驗證周期。CCNoC同時通過區域自治的思想和網路可重構技術，降低系統整體功耗，提高系統容錯性能。本項目擬採用軟硬體協同的設計思想，具體研究異構多核處理器的無縫集成技術、高效的快取一致性協定、片上網路的可重構技術、片上網路的服務質量控制和系統低功耗設計等關鍵技術。本項目研究對於提高大規模低功耗的異構多核處理器整體性能和縮短系統設計和驗證周期具有理論和實踐意義。
結題摘要
本項目針對大規模片上多核處理器發展的異構性和高頻寬、低延遲、低功耗等趨勢和需求，通過片上網路對一致性協定和存儲系統進行最佳化，提出了一種新穎的“即插即用”的支持高速快取一致的片上網路結構－CCNoC。主要研究成果有： 1. 在支持高速快取一致的片上網路結構方面，提出了一種快取一致性與處理器分離的片上網路新型架構，支持異構多核處理器無縫集成；提出輕量級Cache和快取主動複製和遷移機制，對該架構下快取一致性進行最佳化。 2. 在基於片上網路的一致性協定最佳化和存儲最佳化方面，重點研究了快取系統的性能最佳化；實現了自適應快取替換策略；提出了層次目錄結構和快速目錄結構，實現了基於數據訪問特性的最佳化策略；提出了距離敏感的快取複製機制。 3. 在可重構片上網路結構方面，重點研究了應用程式的可重構加速部件結構及互聯；實現了RNA二級結構預測算法加速器；提出了大規模矩陣分解算法QR和LU的加速結構；提出了片上網路的隨機路由算法，分塊NoC結構，可重構路由等。 4. 基於片上網路的多核處理器服務質量研究：利用片上網路訊息的相關性，提出了基於地址標籤的片上網路仲裁機制，在保證網路公平的前提下，根據訊息的重要性進行優先權調度，提高了系統性能。 5. 在低功耗技術方面：提出了考慮物理信息的面向溫度最佳化和漏功耗最佳化的行為級綜合算法，提出了面向功耗的門控時鐘最佳化技術，提出了面向時延和低功耗的工藝映射算法、布線和布局算法。提出了高性能低功耗時鐘樹綜合算法、時延約束下的功耗最佳化算法、考慮可製造性的布圖技術，以及面向線長和熱的層次式三維布圖技術。 6．研製面向片上互連及存儲關鍵技術驗證的軟硬體協同全系統仿真平台，支持64+核處理器周期精確的仿真。 7．已發表論文101篇，其中SCI收錄17篇，EI收錄63篇，國家發明專利14項。培養碩士53名，博士37名。舉辦國際會議3次。 CCNoC通過Cache一致性協定與片上網路的協同設計，提高了系統的性能，減少了多核晶片面積、降低了功耗。本項目研究具有重要的理論和實踐意義。
