片上网络的通信性能-功耗联合建模与优化设计

NoC(Network-on-Chip) becomes the research hot spot at present, and it has tremendous impact on solving the bottleneck of inter-core communication, as well as improving the system performance. To increase the efficiency of NoC research and development, minimize the development cost, it is necessary to design a fast NoC performance-power evaluation method to guide the R&D of a NoC system..Our research proposes to first study the impact of variety parameters on NoC communication performance and its power consumption, induct the Semi-Markov Process and the Multiple Linear Regression theroy into NoC performance modeling and NoC power Modeling, and construct scalable, high-accurate analytic models for NoC performance and power consumption, respectively. Then, the relationship between NoC communication performance and NoC power comsumption is studied based on the relative parameters, and a joint NoC performance-power model is developed. Finally, under the constrain of chip area and resouces budget, a NoC design methodology is studied to minimize the power comsumption when the NoC communication performance is satisfied. Through the study of this project, we expect to provide the theoretical basis of fast assessment of NoC communication performance-power consumption, and provides a new method to guide the NoC design flow.

片上网络已成目前国内外研究的热点，它对于解决片上多个处理器核之间的通信瓶颈，提高系统的性能有着重要的意义。为了提高片上网络的研发效率，减少开发成本，研究一种能快速准确地评估片上网络通信性能-功耗的方法，并以此指导片上网络的优化设计是有必要的。.本项目拟深入研究系统参数对片上网络通信性能和功耗的影响，并分别将半马尔科夫过程和多元线性回归理论引入通信性能建模和功耗建模之中，以建立可扩展性强、准确度高的片上网络通信性能分析模型和功耗分析模型；其次，以相关参数为中介，研究片上网络通信性能和功耗之间的关系，并在此基础上建立片上网络通信性能-功耗联合分析模型；最后，在系统资源和面积等条件的约束下，以通信性能-功耗联合分析模型为核心，研究既能满足系统通信性能需求，又能满足系统功耗约束的片上网络设计方法。通过本项目的研究，拟为分析片上网络通信性能-功耗提供理论依据，并片上网络的优化设计提供新的思路。

片上网络已成目前国内外研究的热点，它对于解决片上多个处理器核之间的通信瓶颈，提高系统的性能有着重要的意义。为了提高片上网络的研发效率，减少开发成本，本项目提出研究一种能快速准确地评估片上网络通信性能-功耗的方法，并以此指导片上网络的优化设计。. 为实现上述目标，本项目首先在深入研究系统参数对片上网络通信性能和功耗的影响的基础上，分别建立了可扩展性强、准确度高的片上网络通信性能分析模型和功耗分析模型；其次，项目组以相关参数为中介，研究片上网络通信性能和功耗之间的关系，并在此基础上建立片上网络通信性能-功耗联合分析模型；最后，在系统资源和面积等条件的约束下，以通信性能-功耗联合分析模型为核心，项目组研究了既能满足系统通信性能需求，又能满足系统功耗约束的片上网络设计方法。. 针对上述研究内容，本项目在突破关键技术后获得了以下主要成果：. 1) 建立了基于半马尔科夫过程的通信性能分析模型：项目组基于半马尔科夫理论，深入分析体系结构相关参数（包括：虚通道数目、缓存深度及链路带宽等）、应用相关参数（包括：数据流分布特性、数据速率和数据包大小等）和网络相关参数（如拓扑结构、数据流控策略等）对通信性能的影响，构建了片上网络的通信性能分析模型；. 2) 建立了基于多元线性回归理论的功耗分析模型：项目组基于多元线性回归理论，在评估片上网络各个重要模块动态功耗和静态功耗的基础上，构建网络功耗与网络相关参数的数学表达式，并优化了功耗模型的系数。. 3) 建立了片上网络系统的通信性能-功耗联合分析模型：项目组深入分析了能影响通信性能，又能影响功耗的相关参数，以此为变量构建通信性能-功耗函数式，并在此基础上将两个分析模型相结合，形成既能反映片上网络性能，又能评估片上网络功耗的通信性能-功耗联合分析模型；. 4) 提出了多约束条件下片上网络的优化设计方法：在片上网络通信性能-功耗联合分析模型的基础上，项目组研究了相应的片上网络的优化设计方法（包括映射策略，缓存配置模式，功耗管理等）。. 通过本项目的研究，项目组共发表论文13篇，其中SCI检索8篇，并申请专利7项，已授权3项。完成情况超过申请书中发表论文10篇（4篇SCI），申请4项专利的预期。