低能耗和热量均衡的NoC映射技术研究

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NoC映射优化是片上网络研究的热点内容。目前,NoC映射的研究主要集中在二维拓扑结构,且优化目标主要是降低系统总能耗。但在实际应用中,应用任务和IP核可能存在多对一的关系,需要考虑如何将多个任务映射到一个IP核。而且将通信量大的IP核映射到彼此曼哈顿距离近的位置虽然可以降低系统总能耗,但会生成局部热点区域。芯片内部温度不均衡会导致时钟信号偏斜和其它系统故障。针对以上问题,本文提出了一种基于电压频率岛的低能耗和热量均衡的EETB-VFIs映射技术,在降低系统总能耗的同时避免芯片局部温度过高。为了对系统总能耗和热量进行定量计算,针对3D-Mesh NoC提出了系统能耗模型和热量模型。EETB-VFIs映射技术将映射分为任务映射和IP核映射两个阶段,其中,任务映射阶段采用类K-Means映射算法,将通信量大的(相似度高的)任务聚集成一类,然后将同一类任务分配到同一个IP核,从而达到降低核间通信量的目的;IP核映射分为IP电压频率分配、电压频率岛划分、IP核映射、VFI电压频率分配和热量均衡调整五个步骤。其中,采用启发式电压岛划分算法,对电压岛进行划分;在对IP核进行映射时,首先根据划分后的电压岛进行映射区域选择,然后再进行IP核映射,从而有效预防电压孤岛的产生;在对热量均衡进行调整时,采用pair-wise交换技术对IP核的位置进行调整,来消除热点区域。最后,对Access Noxim仿真器进行改造,进行能耗和热量分布的仿真评估。通过与随机映射和Jang映射技术进行比较,分析EETB-VFIs映射技术的性能。实验结果表明EETB-VFIs映射技术在降低系统能耗的同时可以有效保持系统热量均衡,避免峰值温度过高,达到了低能耗和热量均衡的映射目的。
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