暗硅自适应的片上网络高效通信关键技术研究

In recent years，the integration of on-chip system keeps increasing, and thus more and more resources have to be powered off to satisfy the on chip temperature restriction. These inactive resources, which are called dark silicon, break the connectivity of NoC (Network-on-Chip) and even cause malfunction of NoC. In order to maintain the network connectivity among active cores, improve the network energy efficiency and lower the network temperature, we study the key techniques of high efficiency communication on DSA (Dark-Silicon-Adaptable) NoC, this is also a hot topic in the NoC research community..This proposal first studies the topology generation technique for DSA NoC. According to the distribution of dark silicon regions, DSA NoC can generate the topology to maintain the connectivity of active cores. Then, looking into the characteristics of dynamic irregular topology and data flow in DSA NoC, we build a joint temperature-energy efficiency analytical model to capture the performance of DSA NoC. Finally, to improve the DSA NoC performance (in terms of temperature and energy efficiency), we study schedule/mapping algorithm and fault-tolerant routing algorithm based on our proposed model. This study will provide theoretical basis for the design and analysis of NoC with dark silicon restriction.

近年来，片上系统的集成度不断提高，硅片上越来越多的资源由于系统温度的限制而被迫断电，成为暗硅。暗硅破坏了片上网络的连通性，使其无法正常工作。因此，本项目拟研究暗硅自适应的片上网络高效通信关键技术，在动态改变的暗硅分布下维护片上网络的连通性，提高网络能耗效率并降低网络的工作温度，这也是目前国内外共同关注的热门课题。.首先，本项目拟研究一种暗硅自适应的片上网络拓扑生成技术，该技术可实时地根据暗硅区域的分布，自动生成相应的拓扑来维持处理器核之间的连通性；其次，针对暗硅自适应片上网络的动态非规则拓扑特征和数据流特性，研究其温度-能耗效率联合分析建模方法，以快速、准确地评估网络性能。最后，基于上述模型，研究暗硅自适应片上网络的任务调度与映射技术，以及容错性路由技术，优化网络的能耗效率和温度指标，实现高效的片上通信功能。通过本项目的研究，拟为暗硅约束下片上网络的设计与分析提供新的思路和理论依据。

近年来，片上系统的集成度不断提高，硅片上越来越多的资源由于系统温度的限制而被迫断电，成为暗硅。暗硅破坏了片上网络的连通性，使其无法正常工作。因此，本项目拟研究暗硅自适应的片上网络高效通信关键技术，在动态改变的暗硅分布下维护片上网络的连通性，提高网络能耗效率并降低网络的工作温度，这也是目前国内外共同关注的热门课题。.本项目的主要研究内容包括：1）研究了一种暗硅自适应的片上网络拓扑生成技术，该技术可实时地根据暗硅区域的分布，自动生成相应的拓扑来维持处理器核之间的连通性；2）针对暗硅自适应片上网络的动态非规则拓扑特征和数据流特性，研究了芯片温度-能耗效率联合分析建模方法，从而可以快速、准确地评估网络性能；3）基于2）中的模型，提出了一种暗硅自适应片上网络的任务调度算法和两种映射技术，可以提升网络的能耗效率并降低温度，实现高效的片上通信功能。