异步片上网络自动生成及模拟方法的研究

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1、分类号：UDC：学校代号：11845学号：2111105036广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)异步片上网络自动生成及模拟方法的研究李超指导教师姓名、职称：割俭俊塾援学科(专业)或领域名称：让篁扭廑旦蕉丕学生所属学院：让篡扭堂院论文答辩日期：三Q二四生五旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)ResearchonAutomaticGenerationandSimulationMethodOfASy

2、nChrOnOuSNetworks—on—ChipCandidate：LiChaoSupervisor：Prof．LiuYijunMay2014SchoolofComputersGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要摘要随着半导体集成工艺的高速发展，晶体管的特征尺寸迅速的缩小，单个硅片上集成了越来越多的复杂功能电路。集成电路面临着时钟偏斜、时钟抖动、时钟功耗以及设计复杂度等一系列的问题。近年来，全局异步局部同步(globallyasynchronousandloca

3、llysynchronous．GALS)作为一种新的设计方法成为片上系统的研究热点。异步片上网络的高可扩展性、高模块化、高并发性、时钟本地化等优势使其成为下一代片上系统的主流互连架构。本文以异步片上网络为目标，对异步片上网络的关键问题(网络拓扑、同步／异步接口、服务质量、路由算法以及设计自动化等)进行了详细的分析，对异步片上网络自动生成方法进行了详细的研究和深入的探索。本文首先分析了异步片上网络相对于传统同步片上网络具有的优势，介绍异步设计的相关知识，然后从片上网络的网络拓扑结构、交换方式、路由算法等出发研究异步片上网络，并提出了异步片上网络所具有的众多同步片上网

4、络不具有的优势。在分析探讨几种片上网络设计流程的基础上，提出了一种基于IP库的NoC设计流程，采用通讯和计算分离的设计方法，结合IP重用技术，使得功能模块之间相互独立。在基于IP库的设计流程的基础上，研究了面向特定应用的片上网络的自动生成方法。该方法采用常用2DMesh拓扑结构作为研究平台，分别从应用输入、映射、路径分配、自动生成四个方面逐步实现片上网络的生成方法。最后，重点讨论了基于粒子群优化(particleswarmoptimization，pso)算法和遗传算法(geneticalgorithm，GA)的混合优化实现映射以及基于负载均衡最短路径算法的路径分

5、配策略，尽可能的减少了功耗和带宽的需求，同时考虑了链路的负载均衡。本文在NS2环境对提出的NoC进行模拟，用于评估拓扑结构、交换技术和路由算法等设计参数及不同通信负载和通信模式对NoC体系结构的平均延时、吞吐量等性能的影响，为自动生成片上网络的性能进行了较为科学的评估。对比实验结果，本文提出的片上网络自动生成方法生成的片上网络在链路带宽，功耗和链路负载均衡方面都能表现出优异性能，满足设计要求。关键词：GALS；片上网络；映射；路径分配；自动生成；NS2广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsemiconducto

6、rintegrationtechnology,thefeaturesizesofthetransistorsshrinkrapidly,moreandmorecircuitsofcomplexfunctionswereintegratedonsinglesilicon．Thecircuittechniquesfacedaseriesofproblems，suchasclockskewcausedbytheglobal，clockjitter,clockpowerconsumptionanddesigncomplexity．Inrecentyears，globall

7、yasynchronouslocallysynchronousbasedonsystemson—chipbecomeahottopic，consideredasanewdesignapproach．AsynchronousNetwork-on—Chipbecomethemainstreamasynchronouschipinterconnectsarchitecturefornext—generationchipsystemsbecauseofitsscalability,highmodularity,highconcurrency,clocklocalizati

8、onand