基于群体智能的片上网络映射算法研究

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随着片上系统可集成IP核数目的进一步增加,现有基于共享总线的片上系统在时延、吞吐以及可扩展性等方面面临巨大的挑战。作为解决片上多核系统互连架构的有效技术,片上网络已成为业界研究的热点。映射优化是片上网络设计的关键问题之一,它的主要任务是将IP核高效地分配到网络节点上,并使能耗、时延和吞吐等性能达到最佳。映射算法的好坏决定着映射的结果,并最终影响到实际应用的系统性能。本文首先对片上网络设计的关键问题进行分析总结,并概述片上网络当前的发展现状。其次,对片上网络映射优化一般流程进行介绍,总结当前常见的群体智能算法,对片上网络映射当前进展状况进行分析。针对从IP核到网络节点的规则拓扑映射,提出了基于蜂群智能的片上网络映射算法。算法通过构建Mesh拓扑的片上网络能耗模型及约束,将片上网络映射优化问题转化为单目标的数学优化问题,通过模拟不同蜜蜂操作以达到低能耗映射结果的搜索。再次,通过构建片上网络低能耗、流量均衡的多目标映射模型,提出了基于鱼群智能的多目标映射优化算法。该算法考虑到Mesh拓扑的网络中心,由于流量聚集引起的热点问题会严重影响到系统性能,建立流量均衡及低能耗的多目标映射模型;采用基于鱼群智能的高性能映射算法完成从IP核到网络节点的映射匹配。最后,采用当前面向应用片上网络映射仿真中普遍使用的通信图作为基本输入,使用MATLAB进行算法的性能仿真与验证。通过一系列面向应用性能仿真表明,提出的几种基于群体智能映射算法与现有算法相比,在能耗和流量均衡方面均具有优势。
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