基于云自适应粒子群算法的NoC路径分配研究

摘要

作为下一代集成电路设计的主流技术,片上网络(Network-on-chip)将互连网络技术引入片上系统设计,以期解决共享总线无法满足单芯片上大规模系统的通讯问题。NoC路径分配作为NoC设计流程中的重要步骤,对系统通讯延时和性能起着非常重要的作用。但是,高效、低需求以及适应NoC体系结构要求的NoC路径分配算法是一个NP问题,在规模较大的NoC中难以找到最优解,研究新方法以解决NoC路径分配难题对于NoC设计技术的发展具有重要的理论价值和现实意义。
　　本文首先研究了NoC基本概念和路径分配相关技术,以最为常见的二维网格拓扑结构为基础,采用源确定性最短路由算法和虫洞交换技术,以及虚通道技术的NoC架构,提出了基于动态通讯和静态通讯的 NoC路径分配解决思路,设计了一种基于云自适应粒子群算法的最短路径分配方法,以带宽需求和平衡链路负载为条件,建立了统一优化目标模型,以求避免网络拥塞,节省通讯延时,提高网络吞吐量,实现NoC路径分配优化设计。为了能够最大程度地寻找路径的最好结果,对云自适应粒子群算法进行改进,提出一种新的自适应更新规则,以适合 NoC路径分配模型的建立,更注重全局搜索时对局部解的挖掘,使全局搜索和局部收敛达到最佳结合。
　　以十组应用特征图为实验对象,进行NoC路径分配实验。采用Nirgam仿真器对算法得出的路径分配结果进行仿真,仿真实验证明,本文提出的路径分配算法有效减小了系统通讯延时,并增大了网络吞吐量,尤其是拓扑规模越大时,优越性越明显。为大规模NoC路径分配提供了切实有效的方法。

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第一章 绪论

§1.1 课题研究背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3论文结构及内容安排

第二章 片上网络路径分配相关研究

§2.1 NoC基本概念

§2.2 NoC关键技术

§2.3 基于通讯的NoC设计

§2.4 本章小结

第三章 云自适应粒子群算法在NoC路径分配中的应用研究

§3.1 云自适应粒子群算法研究及改进

§3.2 NoC路径分配数学模型

§3.3 本章小结

第四章 基于云自适应粒子群算法的NoC路径分配优化实现

§4.1 NoC路径分配优化的算法流程

§4.2 NoC路径分配优化算法实现

§4.3 性能仿真分析

§4.4 本章小结

第五章 结束语

§5.1 本文工作

§5.2 进一步研究工作

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果