面向片上网络间歇性故障的任务映射算法研究

发布时间：2021-04-09 12:41

　　随着集成电路设计已经进入深亚微米工艺时代,片上网络基本取代了传统的总线结构,成为了片上多核处理器系统互连的主要方式。与此同时,由于低压、近阈值集成电路设计方法的兴起,间歇性故障由于其发生概率极大提升,这将会直接影响其系统的性能状况,使其性能加剧恶化。为了应对这一挑战,本文提出了间歇性故障映射算法。通过优化该任务映射算法,可以均衡各条链路的占用情况,以达到降低各链路间歇性故障率的目的,进而能够提升系统性能。本文的主要研究内容包括以下三个部分:第一,本文分析了目前的片上网络的容错映射算法在性能方面的情况,并针对出现的不足,深入分析了在多核系统中,片上网络链路间故障概率对整个系统的影响情况。以此说明了考虑片上网络中链路故障率的问题是十分必要的。第二,在考虑了各链路间歇性故障率的前提下,研究了在片上网络中优化多核系统性能的任务映射算法。通过任务映射算法绕开出故障率高的链路,使用出故障概率较低的链路,从而可以提升系统的整体性能。该映射算法主要分为两部分:首节点映射算法和间歇性故障映射算法。其中,首节点选择算法能够实现与其他任务映射算法相结合,在基本不影响系统总体性能的前提下,优化其他相关指标。而... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

典型的总线型结构图

电子科技大学硕士学位论文所周知，两个路由节点之间的距离越大，那么数据在传输的过程中，其功率就越大，反之亦然。而片上网络这种互连方式因为特殊的架构情况，路由节距离较近，因而功耗更低[3]。正如上文分析的那样，片上网络这种互连方式在多核系统中得到了广泛的。然而，另外一方面，关于片上网络的进一步应用及设计细节仍然存在着一。下面将进行详细的分析。要使片上网络的设计情况更加合理及有效，还需要专门针对其设计方案进加深入的研究。现今，不论是工业领域还是学术领域对于片上网络的设计都重视。目前已经有相关文献对其进行了探索，正如文献[4]所陈述的那样，针上网络的的具体设计过程可以分为三个方面进行研究。第一个是关于片上网基础架构问题；第二个是关于片上网络的通讯机制过程；第三个是关于片上中基于任务映射算法的映射优化问题。

片上网络的间歇性故障研究而言，本章主要分为四个部分进行分析。首先是介绍了基于片上网络的基本组成（分为三个不同的元器件）；其次是基于片上网络这种互连方式能够实现通信所必须具备的内核机制；然后是分析片上网络中间歇性故障问题；最后是对目前已经存在的容错任务映射算法进行分析，进而找到需要改进之处，并针对链路间歇性故障问题提出具有针对性的解决方案。2.1 片上网络的基本组成目前，基于片上网络（NoC）这种互连方式已经被广泛应用于多核系统中。同时，由于集成工艺的不断发展，片上网络中的故障问题也成为一个主要的研究问题。如图 2-1 所示，典型的基于 NoC 的多核系统组成示意图。对于多核系统而言，主要有五部分组成：第一部分是存储器（SRAM）；第二部分是处理单元（PE）；第三部分是通信链路(LINK)；第四部分是路由器（ROUTER）；第五部分是网络接口（NI）。另外一方面，这五个组成部分中的其中三部分将组成片上网络。它们分别是路由器、网络接口以及通信链路。

【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路制造工艺技术现状与发展趋势[J]. 周哲,付丙磊,王栋,颜秀文,高德平,王志越.  电子工业专用设备. 2017(03)
[2]片上网络故障模型及容错设计方法合理性分析[J]. 黄乐天,周在龙,王君实,李广军.  电子技术应用. 2015(10)

硕士论文
[1]片上网络映射算法的研究[D]. 刘宇鹏.西安电子科技大学 2014



本文编号：3127639