【摘要】：隨著半導(dǎo)體集成電路的飛速發(fā)展,片上組件數(shù)量不斷增長(zhǎng),總線通信結(jié)構(gòu)成為芯片設(shè)計(jì)的瓶頸,為了解決復(fù)雜的片上通信問(wèn)題,業(yè)界提出了基于數(shù)據(jù)包的片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)。由于片上通信網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip,No C)的性能高度依賴于實(shí)際業(yè)務(wù)量,因此準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)量模型對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、協(xié)議及性能評(píng)估有重要意義。然而實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用需要時(shí)間,且缺乏靈活性,在No C設(shè)計(jì)初期常常采用基于數(shù)學(xué)理論構(gòu)建的分析業(yè)務(wù)量模型進(jìn)行評(píng)估。本文以片上網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量建模方法及應(yīng)用為研究課題,重點(diǎn)研究了基于自相似理論的No C業(yè)務(wù)量估計(jì)與生成方法、基于多分形理論的No C業(yè)務(wù)量估計(jì)與生成方法、基于拓?fù)涞腘o C全局業(yè)務(wù)量建模方法和分形業(yè)務(wù)量下的緩存優(yōu)化配置技術(shù)等。本文的主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下:論文第二章在分析自相似過(guò)程定義及性質(zhì)的基礎(chǔ)上,完成了基于R/S、聚類方差、周期圖、Whittle和小波等估計(jì)理的No C自相似業(yè)務(wù)量估計(jì)方法設(shè)計(jì)與性能分析;在論證No C業(yè)務(wù)量具有自相似特性的基礎(chǔ)上完成了No C業(yè)務(wù)流自相似性形成原因分析;分別提出了基于隨機(jī)中點(diǎn)置換的No C改進(jìn)自相似業(yè)務(wù)流生成方法ISTG-RMD和基于傅里葉變換改進(jìn)任意分布自相似業(yè)務(wù)量生成方法IAMDSTG-FT,實(shí)驗(yàn)表明,ISTG-RMD和IAMDSTG-FT都能準(zhǔn)確的產(chǎn)生自相似No C業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流,且IAMDSTG-FT算法能夠控制No C自相似業(yè)務(wù)流的自相關(guān)函數(shù)衰減變化,從而更加準(zhǔn)確的模擬實(shí)際No C業(yè)務(wù)流。論文第三章在分析多分形過(guò)程定義及性質(zhì)的基礎(chǔ)上,完成了基于多小波分解與估計(jì)的No C多分形業(yè)務(wù)量多重分形譜估計(jì)算法設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證,為No C設(shè)計(jì)者提供多分形業(yè)務(wù)量特性分析工具;基于多分形小波模型,提出了一種No C多分形業(yè)務(wù)流生成方法,解決了No C設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)性能評(píng)估中的多分形業(yè)務(wù)流生成問(wèn)題;通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析論證了多分形業(yè)務(wù)量模型在No C業(yè)務(wù)流局部突發(fā)性描述上的優(yōu)勢(shì);完成了基于FPGA的通用No C業(yè)務(wù)流模擬源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),證明了模擬源的準(zhǔn)確性,能夠滿足No C設(shè)計(jì)者仿真與測(cè)試評(píng)估中對(duì)No C業(yè)務(wù)流生成的需求。論文第四章在分析常用No C拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合自相似和多分形數(shù)學(xué)理論,完成了MPSo C實(shí)現(xiàn)的微觀電路結(jié)構(gòu)中常用處理算法對(duì)業(yè)務(wù)流特性影響的建模與仿真分析,得到了6個(gè)明確的業(yè)務(wù)流特性變化結(jié)論,為No C設(shè)計(jì)者進(jìn)行業(yè)務(wù)流分析提供參考;結(jié)合自相似業(yè)務(wù)量理論提出了基于統(tǒng)計(jì)的脈動(dòng)處理結(jié)構(gòu)No C業(yè)務(wù)流特性變化模型SUPFTM,實(shí)驗(yàn)表明,該模型能夠準(zhǔn)確的刻畫脈動(dòng)處理結(jié)構(gòu)下業(yè)務(wù)流自相似指數(shù)的變化;結(jié)合No C實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了基于節(jié)點(diǎn)的多任務(wù)No C全局分形業(yè)務(wù)量模型,為No C設(shè)計(jì)評(píng)估中的業(yè)務(wù)模擬提供解決方案。論文第五章在對(duì)No C路由器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,論證了路由器輸入通道緩存優(yōu)化的必要性;提出了一種自相似業(yè)務(wù)量下的緩存配置優(yōu)化方法,實(shí)驗(yàn)表明,該優(yōu)化方法能夠極大的降低No C路由器輸入通道數(shù)據(jù)包排隊(duì)服務(wù)等待時(shí)間;基于兩種關(guān)鍵路徑提出了關(guān)鍵路徑下的No C緩存配置優(yōu)化算法,實(shí)驗(yàn)表明該算法能夠有效降低關(guān)鍵路徑上數(shù)據(jù)包的排隊(duì)時(shí)延。論文第六章基于自適應(yīng)通信接收機(jī)對(duì)高速?gòu)?fù)雜實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)及實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的需求,在對(duì)接收機(jī)進(jìn)行任務(wù)劃分及任務(wù)業(yè)務(wù)流間數(shù)據(jù)率、自相似性初步估算的基礎(chǔ)上,完成了接收機(jī)的No C架構(gòu)MPSo C實(shí)現(xiàn)中緩存優(yōu)化配置策略初步設(shè)計(jì),具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN47
【圖文】：

第一章 緒論C 的主要研究?jī)?nèi)容egie Mellon 大學(xué)的 U.Y.Ogras 等人提出了 NoC 設(shè)計(jì)空間的概念，將 N學(xué)研究歸納為基礎(chǔ)架構(gòu)、通訊機(jī)制和映射優(yōu)化三大類關(guān)鍵問(wèn)題[14]，并具體設(shè)計(jì)應(yīng)分為 Hard NoC、Firm NoC 和 Soft NoC 三個(gè)層次，如圖 1中，Hard NoC 是指基本架構(gòu)確定且 PE 節(jié)點(diǎn)內(nèi)容也固定的一類 NoC 結(jié)構(gòu)僅為圖中矩形部分，可設(shè)計(jì)余度最小；Firm NoC 是指基本架構(gòu)確定但度與傳輸節(jié)點(diǎn)緩存大小不確定，其他維度對(duì)設(shè)計(jì)者完全自由的一類 N計(jì)者根據(jù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)最優(yōu)映射、調(diào)度與任務(wù)分配算法、路由方案等，設(shè)靈活；Soft NoC 是指設(shè)計(jì)者需要根據(jù)具體應(yīng)用來(lái)優(yōu)化 NoC 設(shè)計(jì)空間中，設(shè)計(jì)靈活性最高但設(shè)計(jì)難度和工作量也最大。NoC通訊機(jī)制

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文計(jì)空間，必須建立精確的業(yè)務(wù)量模型[16-18]。2）應(yīng)用映射技術(shù)用映射（Application Mapping）主要研究在給定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的前提下際應(yīng)用的一系列并行任務(wù) IP Core 分配到各個(gè) PE 上，使得該設(shè)計(jì)具有（如功耗、面積、散熱等）[19,20]。3）應(yīng)用調(diào)度技術(shù)用調(diào)度（Application Scheduling）是指實(shí)際應(yīng)用的通信和任務(wù)調(diào)度，主到IP Core的分配問(wèn)題，以使得片上系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度部分具有更優(yōu)的能量意識(shí)調(diào)度技術(shù)（Energy-Aware Scheduling Techniques）[21,22]。

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本文編號(hào)：2728263