一种基于遗传算法的片上网络电压岛划分方法

针对片上网络电压岛划分的低能耗问题,提出一种基于遗传模拟退火算法的低能耗电压岛划分方法。该方法通过改进遗传算法的编码方法将电压岛划分融入到IP核映射中,综合考虑电压岛划分和IP核映射对片上总能耗的影响,通过遗传算法罚函数的设计保证了算法准确运行。仿真分析表明,在满足时间约束的条件下,相比于经典的方法,该方法的总能耗更低。     

一种基于电压岛的NoC低能耗路由算法

针对基于电压频率岛的片上网络路由算法通信能耗高的问题,提出一种确定性路由算法.应用遗传算法综合考虑电压岛的电压和频率对能耗与延迟的影响,在满足时延约束的条件下得到能耗较低的确定性路由路径,降低通信能耗.通过对遗传算法罚函数的改进,减少通信热点.实验结果表明,与已有算法相比,该算法以少量的硬件开销为代价,可得到通信能耗和通信热点两方面的优化.     

基于电压岛的能量和可靠性感知NoC映射

面向支持电压岛的NoC平台,定义了可靠性约束下的能量感知NoC映射问题,提出一种基于禁忌搜索的优化方法.设计了一种新的能效变化率驱动的启发式算法,嵌套于NoC设计空间的搜索过程中,在IP核映射解的基础上实现各电压岛的电压映射.实验结果表明,本文算法可显著降低NoC能耗,并高效地确保NoC通信的可靠性要求.     

面向测试优化的片上网络映射算法

针对复杂片上系统(SoC)芯片的片上网络(NoC）映射方案未考虑测试需求的问题,提出了一种面向测试优化的NoC映射算法,兼顾了可测性的提升和映射开销的最小化。该映射方案首先依据特定的测试结构,使用划分算法进行片上系统所有IP核的测试分组,其优化目标为测试时间最短;之后,再基于分组内IP核之间的通信量,应用遗传算法实现NoC映射,其优化目标是在测试优化的基础上实现映射开销最小。通过多个ITC'02测试基准电路进行的实验结果表明:应用该方案后,测试时间平均减少12.67%;与随机任务映射相比,映射代价平均减少24.5%。     

片上网络跨时钟域的高速数据通信接口设计

为了解决跨时钟域问题对基于片上网络的高速数据传输造成的功能误差,提出了一种新的片上网络跨时钟域高速数据通信接口电路.针对采用多电压频率岛分配方案的异步片上网络,将多路选择器模块和基于令牌环的环形异步FIFO相结合构成跨时钟域高速数据通信接口电路.实验结果表明,该算法及电路设计能够有效减小亚稳态的影响,增加片上网络系统数据传输的吞吐率,满足用于视频采集和处理系统的片上网络对大数据量和高速度数据码流进行实时传输的需求.     

异构多核协作系统的混沌离散粒子群NoC映射算法

针对异构多核片上网络(NoO的任务映射问题,根据IP核的选择以及IP核向NoC平台中位置映射的两个阶段的不同特点,分别提出能耗和延时的粗略估算模型和精确计算模型。为避免离散空间搜索解落入局部最优,设计了混沌扰动机制。提出了带混沌扰动机制的改进型离散粒子群优化算法,以搜索能耗和延时优化的多目标NoC映射方案,该算法比传统优化算法在能耗和延时上有显著的性能提高。     

片上网络映射优化问题研究与进展

映射优化问题是片上网络关键技术之一,其模型的建立及求解影响着片上网络性能。映射问题被证明是NP问题,传统求解具有一定的难度,多采用启发式算法完成。为了解当前映射优化问题研究现状及发展前景,针对片上网络IP核到网络节点的匹配优化问题进行建模和分类,并对当前研究中的一些典型映射算法在目标、约束条件、性能、采用拓扑结构等方面进行对比分析,最后给出片上网络中映射优化问题未来的研究方向。     

基于多目标免疫算法的NoC映射优化

片上网络映射算法对系统的功耗、可靠性等性能有重大影响。引入新的抗体初始化算子和抗体变异算子,提出一种多目标映射免疫算法,以降低系统功耗,提高系统可靠性,避免产生额外的资源开销。算法中新的抗体初始化算子利用贪心算法产生初始抗体,新的抗体变异算子通过交换IP核位置减小通信距离,对解进行优化,从而降低由变异随机性产生的退化风险。根据网络的动态特性,提出一种新的功耗模型,使得功耗计算更准确。仿真结果表明,该算法能够有效降低功耗,提高可靠性。     

基于遗传算法的特定应用片上网络映射研究

片上网络是片上系统SoC通信问题的一种最有效解决方法,如何把知识产权核映射到网格之格件映射问题是NoC设计的关键问题之一。映射问题本质上是一种二次分配的NP难问题,遗传算法能够有效地求解问题的近似最优解。提出一种基于遗传的IP映射算法,实验结果表明,遗传算法能够在几分钟内求得最小能耗的映射。     

片上互连网络的功耗特征分析与优化

随着处理器核数的增加,片上互连网络NoC结构日趋复杂,导致片上互连网络功耗所占的比重和功耗分析的难度也在增加。片上互连网络的任务映射,既要保证多处理器核心之间通信的高性能,又要保证耗费尽可能少的功耗和面积,即在有限的功耗和面积开销下获得较高的性能。在进行任务映射时,核心之间的通信距离是减少任务通信功耗的关键。连续且近凸的区域有助于缩短任务的通信距离。分析了一种功耗最优的片上互连网络启发式映射算法（INC）,该算法由区域选择算法和节点映射算法组成。对区域选择算法的2个因子进行了改进,使应用总的通信开销最小化且保证后续应用以很小的通信代价进行区域选择。提出了新的基于选择区域的映射算法。它们在动态到达程序映射问题中的实验结果表明,新的区域选择算法和节点映射算法相比于INC,可以减少12.10%的通信功耗,并且带来11.23%的通信延迟优化。     

Performance-driven assignment and mapping for reliable networks-on-chips

Network-on-chip （NoC） communication architectures present promising solutions for scalable communication requests in large system-on-chip （SoC） designs. Intellectual property （IP） core assignment and mapping are two key steps in NoC design, significantly affecting the quality of NoC systems. Both are NP-hard problems, so it is necessary to apply intelligent algorithms. In this paper, we propose improved intelligent algorithms for NoC assignment and mapping to overcome the draw-backs of traditional intelligent algorithms. The aim of our proposed algorithms is to minimize power consumption, time, area, and load balance. This work involves multiple conflicting objectives, so we combine multiple objective optimization with intelligent algorithms. In addition, we design a fault-tolerant routing algorithm and take account of reliability using comprehensive performance indices. The proposed algorithms were implemented on embedded system synthesis benchmarks suite （E3S）. Experimental results show the improved algorithms achieve good performance in NoC designs, with high reliability.     

A survey on energy-efficient methodologies and architectures of network-on-chip

Integration of large number of electronic components on a single chip has resulted in complete and complex systems on a single chip. The energy efficiency in the System-on-Chip (SoC) and its communication subset, the Network-on-Chip (NoC), is a key challenge, due to the fact that these systems are typically battery-powered. We present a survey that provides a broad picture of the state-of-the-art energy-efficient NoC architectures and techniques, such as the routing algorithms, buffered and bufferless router architectures, fault tolerance, switching techniques, voltage islands, and voltage-frequency scaling. The objective of the survey is to educate the readers with the latest design-improvements that are carried out in reducing the power consumption in the NoCs.     

保证QoS的片上网络低能耗映射与路由方法

为解决二维mesh片上网络的服务质量和低能耗问题，提出基于最优化搜索的拓扑映射与路由方法Q-LEMR．该方法以降低芯片通信能耗为目标，在保证系统延迟与带宽的服务质量的前提下，自动将给定应用的IP核映射到片上网络结构上，并为通信踪迹定制设计确定的、非死锁的最短路径路由；同时通过加速策略使映射和路由的计算在可接受的时间范围内完成．实验结果表明，Q—LEMR较现有工作平均降低通信能耗28．8％，并满足服务质量要求．     

Pareto optimal mapping for tile-based network-on-chip under reliability constraints

Mapping for network-on-chip (NoC) is one of the key steps of NoC design. To improve the performance and reliability of NoC architectures, we present a comprehensive optimization algorithm with multiple objectives. We propose to find the Pareto optimal solutions, rather than a single solution usually obtained through scalarization, e.g. weighting the objective functions. In order to meet the NoC mapping requests and strengthen the capability of searching solutions, the standard particle swarm optimization (PSO) algorithm is improved and a fault-tolerant routing is proposed. These methods help to solve the tradeoff between high performance and system reliability. We present a mathematical analysis of the convergence of the improved algorithms, and prove sufficient conditions of convergence. The improved algorithms are implemented on the Embedded Systems Synthesis Benchmarks Suite (E3S). Experimental results show our algorithms achieve high performance and reliability compared with the standard PSO.     

一种基于遗传算法的片上网络映射算法

片上网络NoC以其高可扩展性成为片上多核的互连解决方案。IP核到NoC结点的映射是片上网络设计的重要阶段。映射对芯片的性能和功耗有重要的影响。本文详细阐述了映射算法的研究现状,给出了映射算法的分类方法,并且分析各种方法的特点。最后,给出一种采用顺序表示的基于遗传算法的NoC映射算法。实验结果表明,该映射算法能够取得较好的准确性和较高的效率。