基于3D-MESH的CMP片上網(wǎng)絡(luò)映射方法研究.pdf

1、在CPU的發(fā)展過(guò)程中，處理器研究人員利用超級(jí)流水線、超標(biāo)量發(fā)射、亂序發(fā)射、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)指令級(jí)并行以提高單核心芯片的計(jì)算、處理能力。當(dāng)集成電路的生產(chǎn)工藝步入深亞微米(Deep Sub-Micron)時(shí)代，芯片內(nèi)電路的復(fù)雜程度快速增加；CPU芯片內(nèi)的線上延時(shí)大于門電路延，這種延遲也逐漸變成阻礙CPU速度的主要負(fù)面因素。工藝的進(jìn)步帶來(lái)的新情況使得單核處理器的發(fā)展幾乎已經(jīng)到了無(wú)法再持續(xù)下去的瓶頸位置。因此，利用網(wǎng)絡(luò)連接的高度并行的多

2、處理器陣列結(jié)構(gòu)是新一代多核處理器(CMP)片上通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的必然選擇。隨著工藝水平的提高，特別是近年來(lái)，硅穿孔技術(shù)的興起，使得在堆疊的硅晶圓上鉆孔來(lái)達(dá)到芯片間的互連技術(shù)成為可能，直接促使片上網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)從2D時(shí)代躍入3D時(shí)代，3D片上網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)晶圓層用三維封裝的方式封裝成一個(gè)芯片，相比2D片上網(wǎng)絡(luò)，3D片上網(wǎng)絡(luò)能夠縮短網(wǎng)絡(luò)內(nèi)處理核心之間的距離，降低功耗，減少時(shí)延，提高可靠性。同時(shí)，基于節(jié)點(diǎn)平等性、工藝可行性等方面的考慮，有著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)整

3、、布線簡(jiǎn)單特色的3D-MESH結(jié)構(gòu)成為目前CMP片上網(wǎng)絡(luò)的主流選擇。
　　 但是，如何充分利用3D片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高CMP性能是一個(gè)值得深入研究和探索的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外基于3D片上網(wǎng)絡(luò)的研究還比較少，本文選取片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系中基礎(chǔ)研究關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的一環(huán)-任務(wù)的映射分配，作為研究的主要對(duì)象，期望能為國(guó)內(nèi)CMP技術(shù)在3D片上網(wǎng)絡(luò)方面的基礎(chǔ)研究做出新的嘗試。由于映射問(wèn)題與片上網(wǎng)絡(luò)的路由算法、交換策略、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等多項(xiàng)技術(shù)有密切聯(lián)系，目前學(xué)術(shù)

4、界并無(wú)統(tǒng)一的映射評(píng)估模型，因此本文在詳細(xì)闡明映射問(wèn)題本質(zhì)的基礎(chǔ)上，綜合多種測(cè)評(píng)參數(shù)提出了較完整的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立了各評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)應(yīng)的映射模型，并通過(guò)分析影響片上通信性能的眾多參數(shù)之間的相互支配關(guān)系，依據(jù)優(yōu)化空間提出各映射模型下對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。本文提出的模型在網(wǎng)絡(luò)平均延時(shí)、擁塞狀況下的最大延遲、網(wǎng)絡(luò)總功耗、流量均衡與熱點(diǎn)規(guī)避這四個(gè)方面對(duì)CMP片上網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)映射方式提出了要求。本文利用改進(jìn)的粒子群算法實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)、離散空間的CMP片上網(wǎng)絡(luò)映射