基于温度敏感性分析的3D Torus片上光网络功耗优化

发布时间：2020-10-22 07:02

　　 在未来的片上多核处理器中,单个芯片上集成的处理器核心越来越多。由于传统的电互连在功耗效率和带宽密度上存在局限性,具有高带宽密度、低功耗、低延迟等特性的片上光网络(ONoC)作为一种新型片上互连技术逐渐被提出。不过,由于热光效应的影响,芯片上的温度偏差在数据通信过程中会引起额外的损耗,从而弱化片上光网络架构在功耗方面的优势。为了克服温度敏感性对片上光网络的影响,本文提出一种温度敏感性设计和功耗优化方法。首先,考虑到可扩展性、高集成度和低功耗要求,我们采用3D Torus结构的片上光网络,路由器采用光电混合架构,核心部分是基于波长选择微环的7×7的全互连光开关。其次,采用温度敏感性算法,通过热光效应模型平台,评估备选路径的光损耗,选取功耗最小路径,从而减小芯片上的温度差异对功耗带来的影响。仿真结果表明,在相同的应用下,使用温度敏感性算法的8×8×2的3D Torus片上光网络,与使用传统维序路由算法的8×8×2的3D Mesh片上光网络相比,采用热调谐微环、不采用热调谐微环、采用温度不敏感微环条件下分别能减少25%、19%、17%的功耗。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN491
【部分图文】：

尔定律的发展，集成电路使用的晶体管尺寸在不断减小，目前，芯片可以实现更丰富的功能和提供更好的性能。为了克服单性能和散热上的瓶颈，可以提供多个处理器核心的并行运算和片上多核处理器（CMP）逐渐成为了嵌入式系统和高性能计算[1,2]。多核处理器的发展过程中，单个芯片上集成的处理器核心也呈势，片上互连架构就扮演着十分重要的角色，互连架构的通信整个系统的通信性能和功耗。传统的片上互连技术主要是基于 1-1 所示，面对越来越多的处理器，传统总线结构逐渐不能满的通信要求。于是，扩展性较强的片上网络结构（NoC），如图出来作为一种新型的片上多处理器通信结构[3]。除了可扩展性络结构重用设计水平更高，能缩短设计周期、减少开发成本；，能提供更大的网络带宽；短线互连也有利于解决全局同步的络结构是芯片集成度提升下的必然发展趋势。

图 1-2 片上网络结构Fig.1-2 Network on Chip architecture硅光子技术在短距离通信方面的应用不断得到重视和络结构开始被提出作为一种新型的面向片上多核处理比，光互连能显著增加带宽密度、减少功耗以及降低连结构的瓶颈，克服大多数芯片上通信过程中的难题网络各个节点区域的短距离通信以及用作控制时效率常用电互连来控制和配置，如图 1-3 所示。

图 1-2 片上网络结构Fig.1-2 Network on Chip architecture与此同时，硅光子技术在短距离通信方面的应用不断得到重视和研究，基于光互连的片上网络结构开始被提出作为一种新型的面向片上多核处理器的互连技术。和电互连相比，光互连能显著增加带宽密度、减少功耗以及降低延迟，有针对性地解决电互连结构的瓶颈，克服大多数芯片上通信过程中的难题[4]。由于电互连方式在片上网络各个节点区域的短距离通信以及用作控制时效率比较高，因此片上光网络经常用电互连来控制和配置，如图 1-3 所示。
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 李艳;王洪涛;陈华;于建勇;;Gnuplot多参数拟合在电化学阻抗谱拟合中的应用[J];大学物理实验;2014年06期

2 亓鹏;王殿生;闫向宏;周丽霞;陈东猛;;Gnuplot在近代物理实验数据处理中的应用[J];实验技术与管理;2014年10期

3 张媛媛;林世俊;苏厉;金德鹏;曾烈光;;三维片上网络中torus与mesh拓扑结构的性能评估[J];清华大学学报(自然科学版);2011年12期

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1 胡妍;结合结构级和门级的多核处理器功耗评估方法[D];湖南大学;2013年

本文编号：2851268