基于三維NoC的MPSoC溫度預(yù)測(cè)與任務(wù)分配研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，多處理器片上系統(tǒng)已經(jīng)成為了下一代單芯片處理器的主要設(shè)計(jì)形式。由于傳統(tǒng)全局互連方式（總線互連）阻礙了系統(tǒng)性能的提升和規(guī)模的擴(kuò)展，基于三維片上網(wǎng)絡(luò)的多處理器片上系統(tǒng)將成為多處理器片上系統(tǒng)今后主要的研究方向，該設(shè)計(jì)可以提供更大的互連帶寬，更低的網(wǎng)絡(luò)能耗和更高的晶體管密度以實(shí)現(xiàn)更高的性能。然而，較大的晶體管密度及不斷提高的處理器工作頻率使得多處理器片上系統(tǒng)中處理器過熱，形成了不可避免的散熱問題，這成為阻礙多處理器片上系統(tǒng)

2、性能提高的關(guān)鍵問題之一。論文針對(duì)基于三維片上網(wǎng)絡(luò)的多處理器片上系統(tǒng)散熱問題，從溫度預(yù)測(cè)與任務(wù)分配方面展開深入的研究，重點(diǎn)解決溫度預(yù)測(cè)中預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的優(yōu)化與預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)的拓寬、溫度信息共享策略的信息延遲優(yōu)化和靜態(tài)任務(wù)分配中峰值溫度和熱量分布均衡的優(yōu)化這三個(gè)關(guān)鍵問題。
　　論文首先從分析溫度變化過程中的非線性特點(diǎn)出發(fā)，以RC熱傳導(dǎo)(Thermal Resistanceand Capacitance，Thermal RC)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合二階

3、導(dǎo)數(shù)提出了一種溫度預(yù)測(cè)模型。該模型不僅可以在較低的運(yùn)算復(fù)雜度下準(zhǔn)確預(yù)測(cè)溫度，而且能在固定的預(yù)測(cè)誤差率范圍內(nèi)拓寬預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比現(xiàn)有的一次導(dǎo)數(shù)預(yù)測(cè)模型，在相同可接受誤差率范圍內(nèi)，該模型能將預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)拓寬至對(duì)比模型的1.6倍。同時(shí)，當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)拓展至2.5s時(shí)，該模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率比對(duì)比模型高3.84％。
　　針對(duì)基于多播傳輸?shù)臏囟刃畔⒐蚕聿呗缘难芯?，提出了一種平衡分區(qū)多播傳輸方法，該方法可以權(quán)衡啟動(dòng)延遲和網(wǎng)絡(luò)延遲這兩個(gè)延遲

4、性能參數(shù)動(dòng)態(tài)地選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)分區(qū)個(gè)數(shù)，并根據(jù)源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置劃分最優(yōu)的分區(qū)結(jié)構(gòu)，在完成分區(qū)的基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)子分區(qū)中的信息進(jìn)行路由傳輸，從而盡可能地減小多播傳輸?shù)目傃舆t。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同網(wǎng)絡(luò)配置條件下，相比于現(xiàn)有的遞歸分區(qū)多播傳輸方法，本方法最大能減少16.4％的延遲。當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為1 flit，5flits和15 flits時(shí)，在三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(4×4×3，8×8×3和16×16×3)中，本方法最大分別能減少與之對(duì)比的遞歸分

5、區(qū)多播傳輸方法2.4％，4.1％和18.3％的延遲。
　　針對(duì)靜態(tài)任務(wù)分配研究，綜合三維片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不同水平層的散熱能力差異以及垂直方向上處理器核之間的熱特性，提出一種可以均衡區(qū)域溫度的任務(wù)集映射分配(Task SetAllocation，TSA)方案，并以減小峰值溫度為目標(biāo)在該分配方案的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，改進(jìn)后的基于頂層功率排序的任務(wù)集分配(Task Set Allocation based on Top Power，TP-TS