基于云自适应粒子群算法的NoC路径分配研究

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作为下一代集成电路设计的主流技术,片上网络(Network-on-chip)将互连网络技术引入片上系统设计,以期解决共享总线无法满足单芯片上大规模系统的通讯问题。NoC路径分配作为NoC设计流程中的重要步骤,对系统通讯延时和性能起着非常重要的作用。但是,高效、低需求以及适应NoC体系结构要求的NoC路径分配算法是一个NP问题,在规模较大的NoC中难以找到最优解,研究新方法以解决NoC路径分配难题对于NoC设计技术的发展具有重要的理论价值和现实意义。  本文首先研究了NoC基本概念和路径分配相关技术,以最为常见的二维网格拓扑结构为基础,采用源确定性最短路由算法和虫洞交换技术,以及虚通道技术的NoC架构,提出了基于动态通讯和静态通讯的 NoC路径分配解决思路,设计了一种基于云自适应粒子群算法的最短路径分配方法,以带宽需求和平衡链路负载为条件,建立了统一优化目标模型,以求避免网络拥塞,节省通讯延时,提高网络吞吐量,实现NoC路径分配优化设计。为了能够最大程度地寻找路径的最好结果,对云自适应粒子群算法进行改进,提出一种新的自适应更新规则,以适合 NoC路径分配模型的建立,更注重全局搜索时对局部解的挖掘,使全局搜索和局部收敛达到最佳结合。  以十组应用特征图为实验对象,进行NoC路径分配实验。采用Nirgam仿真器对算法得出的路径分配结果进行仿真,仿真实验证明,本文提出的路径分配算法有效减小了系统通讯延时,并增大了网络吞吐量,尤其是拓扑规模越大时,优越性越明显。为大规模NoC路径分配提供了切实有效的方法。
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