多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多核處理器及片上系統(tǒng)、片上多核互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；具體講，涉及多處理器片 上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法。 技術(shù)背景
[0002] 隨著深亞微米CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展，片上系統(tǒng)SoC所實現(xiàn)的功能也日益復(fù)雜，越 來越多的IP和處理器被集成在一個SoC芯片上，稱之為多處理器片上系統(tǒng)MPSoC。在未來 的MPSoC發(fā)展中，片上互連將對系統(tǒng)性能和功耗起主導(dǎo)性作用。隨著MPSoC規(guī)模的日益增 大，傳統(tǒng)總線互連方式已成為片上系統(tǒng)性能提升的瓶頸。片上網(wǎng)絡(luò)NoC為MPSoC提供了一種 靈活、高效、低功耗且可擴展性強的片上通信的基礎(chǔ)架構(gòu)。NoC將每一個IP與路由器連接， 而不同的路由器之間則通過網(wǎng)絡(luò)式的架構(gòu)連接在一起，進而實現(xiàn)高帶寬低功耗的全新互連 模式，從而使MPSoC系統(tǒng)的性能得到大幅度的提升。
[0003] 在針對于某一特定應(yīng)用的多處理器系統(tǒng)設(shè)計中，如何構(gòu)建片上網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)是其 中決定MPSoC系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。而對于不同的應(yīng)用，不同尺寸的網(wǎng)絡(luò)互連陣列所提供的帶 寬、功耗和面積也是不同的。目前，通常的應(yīng)用都是選擇nXn(n為正整數(shù)）的規(guī)則陣列尺 寸來實現(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)互連架構(gòu)，但是這樣做往往會造成一些路由資源的浪費。
[0004] 針對某一個特定的應(yīng)用，在不同的應(yīng)用場合，設(shè)計者所需達到的目的也是不同的。 選擇最優(yōu)的片上網(wǎng)絡(luò)互連的尺寸則有助于設(shè)計者高速低耗地實現(xiàn)所要求的MPSoC系統(tǒng)性 能。在MPSoC系統(tǒng)的FPGA驗證平臺上，通過對不同片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)尺寸的驗證和開發(fā)可挑選 出最適合的NoC尺寸，為獲得最優(yōu)化的MpSoC系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種針對圖像處理特定應(yīng)用的MPSoC實現(xiàn)，對片上 網(wǎng)絡(luò)不同的互連尺寸進行對比和開發(fā)，從而找出最適合該應(yīng)用的NoC陣列尺寸的開發(fā)流 程。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，包括兩 項輸入和一個輸出：
[0006] 第一個輸入是根據(jù)特定圖像處理應(yīng)用所抽象產(chǎn)生的任務(wù)圖，該任務(wù)圖為該開發(fā)流 程提供所有關(guān)于此應(yīng)用的所有參數(shù)，包括：任務(wù)結(jié)點的個數(shù)，任務(wù)結(jié)點的相互連接關(guān)系，不 同任務(wù)結(jié)點之間的數(shù)據(jù)通訊量，即兩個結(jié)點間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大?。?br>[0007] 第二個輸入是所選的片上網(wǎng)絡(luò)NoC的尺寸XXY，其中X表示該NoC陣列的橫向尺 寸，即一行包含多少個路由器；Y代表該NoC陣列的縱向尺寸，即一列包含多少行，總的路由 器的個數(shù)就是XXY ;
[0008] 根據(jù)這兩個輸入所提供的參數(shù)，根據(jù)任務(wù)映射算法、路由算法和任務(wù)調(diào)度法產(chǎn)生 FPGA驗證平臺的輸入NoC任務(wù)映射策略，F(xiàn)PGA驗證平臺根據(jù)輸入的任務(wù)映射策略，將 評估所有任務(wù)結(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸效率：使用數(shù)據(jù)傳輸完成所需的時鐘周期數(shù)來表征傳輸效 率；根據(jù)對比在不同任務(wù)映射算法下的FPGA驗證平臺所得到的數(shù)據(jù)傳輸效率和根據(jù)動態(tài) 功耗計算公式所得到的動態(tài)功耗估計值，如公式（1)所示，設(shè)計者可根據(jù)自己的需要對比 選擇其中最適合的任務(wù)映射方案，從而得到最優(yōu)化的該應(yīng)用的NoC互連設(shè)計；
【主權(quán)項】
1. 一種多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，其特征是，包括兩項輸入和一個 輸出： 第一個輸入是根據(jù)特定圖像處理應(yīng)用所抽象產(chǎn)生的任務(wù)圖，該任務(wù)圖為該開發(fā)流程提 供所有關(guān)于此應(yīng)用的所有參數(shù)，包括：任務(wù)結(jié)點的個數(shù)，任務(wù)結(jié)點的相互連接關(guān)系，不同任 務(wù)結(jié)點之間的數(shù)據(jù)通訊量，即兩個結(jié)點間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的大??； 第二個輸入是所選的片上網(wǎng)絡(luò)NoC的尺寸XXY，其中X表示該NoC陣列的橫向尺寸，即 一行包含多少個路由器；Y代表該NoC陣列的縱向尺寸，即一列包含多少行，總的路由器的 個數(shù)就是XXY ; 根據(jù)這兩個輸入所提供的參數(shù)，根據(jù)任務(wù)映射算法，路由算法和任務(wù)調(diào)度算法便可產(chǎn) 生FPGA驗證平臺的輸入NoC任務(wù)映射策略，F(xiàn)PGA驗證平臺根據(jù)輸入的任務(wù)映射策略， 將評估所有任務(wù)結(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸效率：使用數(shù)據(jù)傳輸完成所需的時鐘周期數(shù)來表征傳輸 效率；根據(jù)對比在不同任務(wù)映射算法下的FPGA驗證平臺所得到的數(shù)據(jù)傳輸效率和根據(jù)動 態(tài)功耗計算公式所得到的動態(tài)功耗估計值，如公式（1)所示，設(shè)計者可根據(jù)自己的需要對 比選擇其中最適合的任務(wù)映射方案，從而得到最優(yōu)化的該應(yīng)用的NoC互連設(shè)計；
其中，傳輸數(shù)據(jù)量是指在兩個任務(wù)結(jié)點之間所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，用比特/秒來表示； 路由器的距離是指這兩個任務(wù)結(jié)點所映射的路由器之間的最短距離，兩個左右或上下相鄰 的路由器之間的距離為1單位距離，對角位置的路由器之間的距離為2單位距離，以此類 推； 一個輸出就是所得到的針對特定應(yīng)用的任務(wù)映射方案，即之前得到的最優(yōu)化的NoC互 連設(shè)計。
2. 如權(quán)利要求1所述的多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，其特征是，任務(wù) 映射算法為分支界定算法，遺傳算法，禁忌搜索算法，蟻群算法等眾多算法中的任意一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，其特征是，路由 算法為XY路由算法，西向優(yōu)先west-first路由算法，北向最后North-last路由算法和奇 偶odd-even路由算法等眾多算法中的任意一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，其特征是，任務(wù) 調(diào)度法為流水線時序調(diào)度，電壓選擇調(diào)度和功耗管理技術(shù)等技術(shù)中的任意一種或幾種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及多核處理器及片上系統(tǒng)、片上多核互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，為提供一種針對圖像處理特定應(yīng)用的MPSoC實現(xiàn)，對片上網(wǎng)絡(luò)不同的互連尺寸進行對比和開發(fā)，從而找出最適合該應(yīng)用的NoC陣列尺寸的開發(fā)流程。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，多處理器片上網(wǎng)絡(luò)互連陣列尺寸的開發(fā)方法，包括兩項輸入和一個輸出：第一個輸入是根據(jù)特定圖像處理應(yīng)用所抽象產(chǎn)生的任務(wù)圖；第二個輸入是所選的片上網(wǎng)絡(luò)NoC的尺寸X×Y；一個輸出就是所得到的針對特定應(yīng)用的任務(wù)映射方案，即之前得到的最優(yōu)化的NoC互連設(shè)計。本發(fā)明主要應(yīng)用于多核處理器設(shè)計制造。
【IPC分類】G06F15-173
【公開號】CN104636311
【申請?zhí)枴緾N201510091185
【發(fā)明人】姚素英, 龐科, 史再峰, 徐江濤, 李斌橋, 李釗
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月28日