片上網(wǎng)絡功耗分析及其優(yōu)化策略研究.pdf

1、隨著多處理器系統(tǒng)在各領域的大量應用,片上網(wǎng)絡(NoC,Network on Chip)作為一種解決多個處理器內(nèi)部互連的優(yōu)良方案,得到了廣泛的關注和迅速發(fā)展。由于片上網(wǎng)絡中集成的處理器數(shù)目增加,以及數(shù)據(jù)在各個處理器之間的交換速度提升,片上網(wǎng)絡所消耗的能量也顯著的增加。這導致移動設備的續(xù)航成為問題。此外,系統(tǒng)工作時散發(fā)的大量熱能,則要求為設備額外設計昂貴的散熱裝置。因此,針對多處理器片上網(wǎng)絡系統(tǒng)進行功耗優(yōu)化成為了研究的熱點內(nèi)容。
　　

2、本文首先總結了片上系統(tǒng)(SoC,System on Chip)中常用的一些功耗優(yōu)化策略。然后分別詳細地介紹了在片上網(wǎng)絡架構中使用CDMA(Code Division Multiple Access)技術和GALS(Globally Asynchronous Locally Synchronous)技術進行功耗優(yōu)化的過程。
　　基于CDMA技術的片上網(wǎng)絡架構中,不同的數(shù)據(jù)在共享信道上進行傳輸,因此能夠獲得良好的通信性能和QoS(Qu

3、ality of Service)保證。然而由于編解碼結構較為復雜,實現(xiàn)傳統(tǒng)的Walsh碼CDMA片上網(wǎng)絡系統(tǒng)需要大量的邏輯單元,導致了較高的功耗開銷。本文基于獨熱碼(one hot code)提出了一種新的編解碼結構,相比于Walsh碼方式,降低了CDMA片上網(wǎng)絡的實現(xiàn)復雜度,節(jié)省了邏輯資源。同時,獨熱碼的靈活性也為CDMA片上網(wǎng)絡的碼字分配方面帶來了優(yōu)勢。通過對比Walsh碼方式進行仿真實驗,最終驗證了獨熱碼CDMA片上網(wǎng)絡在功耗、

4、面積方面的性能優(yōu)勢。
　　由于片上網(wǎng)絡中各個處理器執(zhí)行不同的任務,且處理器所需要的數(shù)據(jù)傳輸能力各不一樣。這導致片上網(wǎng)絡中各條鏈路的通信負載也各不相同。但是傳統(tǒng)的基于全局時鐘的片上網(wǎng)絡系統(tǒng),為所有的處理器和鏈路都分配相同的通信能力,導致系統(tǒng)資源的浪費。本文設計了一種基于GALS技術的片上網(wǎng)絡系統(tǒng),并根據(jù)網(wǎng)絡的負載情況,采用一種帶寬分配算法進行鏈路帶寬優(yōu)化配置,使片上網(wǎng)絡中的資源得到合理利用。最后,在相同通信性能條件下通過實驗仿真,對