论文部分内容阅读
随着集成电路集成度不断提高,特征尺寸不断减小,工作频率不断上升,传统总线结构的多功能片上系统(SoC)的扩展性差、并行度低以及全局时钟同步困难等缺点逐渐显露出来。为了克服总线型SoC的固有缺点,片上网络(NoC)的概念被提出。NoC从通信架构层面有效地解决了总线型SoC扩展性差和并行度低等问题,并以其优良的特性成为研究的热点。片上网络的布局决定着网络中各节点在网络中的分布,影响着资源节点间的距离、通信流量及热量等特征,进而对系统的功耗、面积、时延、QoS等性能产生重大影响。NoC的布局优化以提升NoC系统的性能为目标,包括NoC体系结构的优化和基于NoC应用的优化。NoC体系结构的优化包括构建拓扑结构,设计路由算法及交换机制等方面。基于NoC应用的布局优化实现应用任务在IP核中的合理分配和映射,同时根据性能要求确定各IP核在网络中的合理布局,以满足不同性能的需求。本文主要研究了基于NoC应用的布局优化,结合目标系统,实现了基于NoC的异构多核的多目标布局优化。本文的主要工作如下:首先深入研究了一种面向多应用NoC系统的IPCore分配方法,并根据该方法提取了目标系统的通信特征图。根据布局中的映射阶段中的需求和约束条件,建立了目标系统的多目标优化模型,通过平衡各优化目标间的需求,得出目标系统多目标优化的目标函数。针对现有布局评估方案的缺点,提出了新的评估方案,使用智能优化算法完成了异构多核系统的布局优化。其次,根据本文所提出的评估方案,使用C++语言搭建了一个布局优化平台,该平台采用层次化的设计方法,包括优化算法层、任务层、控制层、网络层和统计层,详细的介绍了每个层次的设计实现方案及其工作流程。布局优化平台通过优化算法层控制整个随机搜索过程,根据通信特征图灵活的构建各种通信任务,同时模拟任务在系统中的执行过程可以对各布局方案进行准确的评估。最后,在布局优化后的系统中进行不同规模的矩阵计算实验,并与随机布局系统进行对比,以评估布局优化后的系统性能。实验结果表明:布局优化后的系统中算法执行效率最大提升了 36.88%,同时具有较低的通信功耗及延时。