[發明專利]面向層次形全連通的片上網絡的核映射方法

無效

• 申請號: 200910095957.8
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101505271A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 胡威;陳度;王超;曹滿;馬建良;吳斌斌;居立晗;施青松;陳天洲
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;G06N3/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及系統級芯片和片上網絡領域，特別是涉及一種層次形全連通的片上網絡上的核映射方法。?

背景技術

隨著納米級CMOS集成電路技術和片上系統(SoC)技術的不斷發展，片上多處理器(CMP)技術開始朝多核化(幾十或上百個核)和異構化(即包含不同類型的核)的方向發展。目前，SoC設計中廣泛采用的共享總線結構存在許多問題，是影響CMP性能的主要瓶頸：?

(1)帶寬限制。總線是一種共享介質的互連結構，某一時刻只允許一個設備使用總線，仲裁邏輯允許高優先級的設備獲得總線的使用權。在總線被占用期間，其他所有請求被阻塞，直到總線空閑。當很多部件爭用一條總線時，會造成嚴重阻塞，并會降低總線頻率等。?

(2)信號集成度。更低的電源電壓及更小的特征線寬使得整個SoC系統對電流中的噪聲更加敏感，而共享介質上的功能部件則進一步加重了噪聲。?

(3)信號延遲。隨著集成特征尺寸的下降，連線延遲成為影響信號延遲的主要因素。總線結構是全局控制的，在10億晶體管時代，全局連線延遲大于時鐘周期，因此，總線結構的全局連線使得時鐘的偏移很難管理。?

(4)全局同步。全局連線上的信號延遲決定了系統的時鐘周期，為了保持甚至提高系統時鐘頻率，只能對全局連線進行分布式流水線模式，或采用全局異步局部同步(GALS)的時鐘模式。?

由于共享總線結構已經無法滿足SoC系統的需要，因此把互連網絡用于片上系統設計，解決片上組件之間的通信問題，即片上網絡(Network-on-chip，NoC)。NoC技術以其支持同時訪問、可靠性高、可重用性高等特點成為更理想的大規模CMP互連技術。NoC克服了總線結構可擴展性差的缺點，為10億晶體管時代提供了一種可行的片上系統通信機制。它除了可以連接更多的IP組件，與總線結構相比，還有高可重用性等特點。可重用性是SoC設計的一個重要設計原則。可重用性設計可以節省設計成本、提高設計的可靠性、縮短產品的上市周期。在基于總線的SoC設計中，各個IP組件是可重用的，但通信結構無法重用，必須重新設計；在NoC中，各組件是可重用的，片上通信結構及片上通信?服務也是可重用的。設計新系統時，只須在原系統上添加路由部件和功能部件，大大加快了設計的進度。?

NoC上的核映射是NoC設計中的一個重要步驟，確定了SoC所選用的IP核之后，核映射就決定了從IP核到NoC體系結構的對應關系。不同的映射結果，對于系統的通信時延、通信能耗等性能有著重要的影響。為了減小NoC上的通信能耗，需要找到一種核映射結果使得所有核之間的通信帶寬要求與通信距離的乘積和要盡可能的小。NoC上的核映射等同于受約束的二次分配問題，直接的做法是用智能算法來尋找較優的映射結果。但是當NoC規模變大時，智能算法的執行時間會呈指數級增長。因此，許多研究者提出了各種算法來縮短尋找映射結果的時間。但目前只有在二維網格結構的片上網絡上來尋找映射結果的算法，還沒有針對層次形全連通的片上網絡提出一種快速尋找映射結果的算法。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向層次形全連通的片上網絡的核映射方法。?

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：?

1)快速產生初始核映射：?

第一步，根據片上網絡中全連通網絡結構來對核進行聚類，使得通信帶寬要求大的核聚集到同一個類中，類的個數等于全連通網絡結構中的節點數，每個類中的核的數量相等；?

第二步，對第一步中產生的類進行聚類，重復執行第一步中的聚類過程，直到新產生的類中核的數量等于片上網絡中全連通網絡結構的節點數；?

第三步，計算第二步中每次聚類產生的每個類與不是自己所在的上一次聚類產生的每個類之間的通信帶寬要求來確定每次聚類產生的每個類在片上網絡上的映射位置；重復進行迭代計算過程，直到確定了每個核在片上網絡上的映射位置；?

2)用遺傳算法優化初始核映射：?

用初始核映射作為遺傳算法的種子，設定遺傳算法的迭代次數，在迭代過程結束后產生最終的核映射結果。?

與現有技術相比，本發明的有益效果是：?