《面向高能效和低延時的多核共享資源衝突約束方法》是依託北京理工大學，由古志民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向高能效和低延時的多核共享資源衝突約束方法
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：古志民
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究面向高能效和低延時的片上多核共享資源衝突約束最佳化模型。該模型包括三個主要最佳化目標：（1）基於快取節能分區的Bank衝突延時最小化；（2）實時節能匯流排策略與支持機制；（3）片上共享資源的能耗最小化。本項目緊密結合高能效計算和WCET計算，重點研究一個Bank衝突延時最小化算法，在優選的快取節能分區容量基礎上使Bank衝突延時最小化；以及研究一個支持UBD最佳化值和時間距離的實時節能匯流排策略與支持機制，在減少的UBD改進值內保障硬實時任務及時得到匯流排服務，在時間距離值內提升非硬實時任務匯流排服務能力；同時在保障硬實時任務WCET滿足定時要求的條件下，利用快取節能機制和匯流排節能機制使片上共享資源的能耗最小化。研究成果可廣泛套用於諸多電池供電的高端多核實時系統。本項目的可行性已在前期工作中得到了充分的驗證。
結題摘要
目前嵌入式多核實時套用日益增多，在此類套用中的硬實時任務必須滿足其截止期。由於嵌入式多核實時套用中存在著諸如實時匯流排、共享快取等共享資源衝突，使硬實時任務的WCET估算變得非常困難。本項目針對不同的匯流排仲裁機制和基於存儲體的多核共享快取劃分結構，通過最佳化存儲體在核間的分配關係來減少存儲體衝突延遲，並進行更緊湊的WCET安全估算，從而減小系統能耗，並通過最佳化匯流排設計減少了匯流排能耗。本項目的主要研究內容及創新性成果如下： (1) 針對支持TDMA匯流排的多核共享快取存儲體結構，給出了bank 衝突發生條件，並提出了一種基於bank-核映射的bank衝突延遲最小化算法，該算法通過最佳化bank到核映射關係消除/減小bank衝突延遲。在此基礎上，給出了相應的硬實時任務WCET估算方法。實驗結果表明該算法可以消除硬實時多核系統中的bank 訪問衝突或使其bank 衝突延遲最小化，提出的WCET 估算方法可獲得更緊湊的WCET估算值。 (2) 針對支持IABA匯流排的多核共享快取存儲體結構，提出了一種基於bank-核映射的訪存請求衝突延遲上限最佳化算法，該算法通過最佳化bank-核映射來使訪存請求衝突延遲上限最小化。並通過分析訪存請求衝突延遲上限與共享快取訪問次數的關係，提出了一種基於bank-核映射的訪存請求衝突延遲加權上限最佳化算法。實驗結果表明提出的算法可減小訪存請求衝突延遲上限，可獲得更緊湊的WCET估算值。 (3) 針對支持IABA匯流排的多核共享快取存儲體結構，提出了一種基於bank-核映射的訪存請求衝突延遲最佳化算法，該算法用請求時間序列估算訪存請求衝突延遲，並通過最佳化bank-核映射最小化訪存請求衝突延遲。實驗結果表明該算法可減小訪存請求衝突延遲估算值，可獲得更緊湊的WCET估算值。 (4)提出了一種支持低延遲高性能的寬位線間距四值匯流排節能方法。該方法充分利用四值邏輯電路節省的片上空間，減少了耦合電容和耦合變換數；同時設計並最佳化了用於共享快取分配的兩層映射關係，減小了訪存衝突延遲上限和WCET估值，減少了任務的執行時間，提升了系統性能。實驗結果表明提出的方法可實現低延遲高性能的實時匯流排能耗最佳化。
