一种片上网络NoC的寿命优化映射方法技术

本发明专利技术公开了一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，包括以下步骤：S1.首节点选择：在目标应用程序的映射开始之前，基于片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数和对应的区域预算寿命，确定映射首节点；S2.映射策略优化，将目标应用程序看作一组通信任务，从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射，并在映射过程中，避开片上网络NoC中老化严重的链路。本发明专利技术提供了一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，平衡了片上网络NoC的磨损，延长了片上网络NoC的服务时间。

A lifetime optimization mapping method for on chip network NoC

The invention discloses a life optimization mapping method for network on chip NoC, which comprises the following steps: S1. head node selection: before mapping the target application to regional budget life each node of network on chip NoC in idle nodes and the corresponding neighbor based, first determine the mapping node; S2. mapping strategy optimization. The target application as a set of communication tasks, starting from the first node, communication tasks included in the target application mapping, and in the mapping process, to avoid the serious aging link network on chip NoC. The invention provides a life optimization mapping method for on chip network NoC, balancing the wear of NoC on the chip network, and prolonging the service time of NoC on the chip network.

【技术实现步骤摘要】
一种片上网络NoC的寿命优化映射方法
本专利技术涉及片上网络，特别是涉及一种片上网络NoC的寿命优化映射方法。
技术介绍
片上网络(network-on-chip，NoC)的核心思想是将计算机网络的技术引入到芯片设计中，从体系结构上彻底解决片内通信的瓶颈问题。随着技术进步，集成电路工艺的发展，芯片的集成度越来越高,各种新型嵌入式系统越来越多，原有的单核处理器已无法满足嵌入式系统对于高性能高使用频率的要求；因此，片上多核系统成为了理想的选择；片上多核系统是将多个处理器或者功能模块集成到一个芯片上，因其在处理性能、功耗、可靠性等方面的优势被广泛地应用。随着多核系统规模的扩大，原有的总线型或者点对点型的通信架构已经不能满足系统上的通信需求，存在延迟、通信性能瓶颈以及设计效率问题。而片上网络作为一种新型的通信架构，因为其高可扩展性、低功耗、高可靠性、高带宽等诸多优点。伴随着进一步缩小亚微米技术，芯片尺寸大幅度减小，晶体管的快速老化已经成为片上网络的主要关注问题之一；由深亚微米技术发展带来的另一个问题是，设计中不得不重视通信的可靠性问题，而晶体管老化对通信可靠性造成了巨大负面影响，考虑到片上网络域中的映射算法，可能经常选择一些路由器/链路进行映射，而其他路由器/链路未被充分利用。因此，高利用率的组件可能比其他低利用率的老化故障速度更快，导致相对于核与网络断开。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，以平衡片上网络NoC的磨损，延长片上网络NoC的服务时间。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，包括以下步骤：S1.首节点选择：在目标应用程序的映射开始之前，基于片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数和对应的区域预算寿命，确定映射首节点；具体地，所述步骤S1包括以下子步骤：S101.计算片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数；S102.根据计算结果，确定空闲邻节点数的最大值；S103.判断片上网络NoC中具有最大空闲邻节点数的目标节点是否唯一；若是，将目标节点作为映射首节点；若否，进入步骤S104；S104.定位最大空闲邻节点数所对应的各个目标节点，分别以每一个目标节点作为中心形成方形区域；S105.计算各个方形区域的寿命预算；S106.选择具有寿命预算最大值的方形区域，将其对应的目标节点作为映射首节点。S2.映射策略优化，将目标应用程序看作一组通信任务，从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射，并在映射过程中，避开片上网络NoC中老化严重的链路。具体地，所述步骤S2包括以下子步骤：S201.将目标应用程序看作一组通信任务；S202.从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射；S203.在每个通信任务的映射过程中，遍历片上网络NoC每个节点上所有通信流的最坏寿命指标，获取各节点的寿命指标表，选择寿命指标最大的节点作为映射节点。优选地，所述步骤S104中形成的方形区域，至少包含目标应用程序所需的映射节点数。其中，所述步骤S105中，方形区域的寿命预算包括以下子步骤：第一步，计算方形区域中各条链路的寿命预算LBi：式中，n表示方形区域内的链路数目；ri为第i条链路正常故障率；r(i)为第i条链路实际故障率；第二步，将方形区域中各链路的寿命预算求和，作为方形区域的寿命预算PLB：其中，链路实际故障率r(i)的计算方式如下：其中，Q为电线的活化能，j(t)为电流，kTt为电线温度，并且C，W和H分别是电线的电容，宽度和厚度，f是时钟频率，Vdd是工作电压，p是路由器活动率。优选地，所述步骤S203包括以下子步骤：第一步，给定有向图G＝(V，A)，V表示节点，A表示路径，设源节点s到目的节点d的通信流为Fs,d，在源节点s到目的节点d之间存在多条链路；第二步，利用老化最严重的链路来衡量通信流的Fs,d老化：计算通信流Fs,d的寿命预算最小值，作为通信流Fs,d的最坏寿命指标FLBs,d：第三步，遍历片上网络NoC每个节点上所有通信流的最坏寿命指标，获取各节点的寿命指标表：FELBm为片上网络NoC上任一节点m的最坏寿命指标；第四步，选择FELBm最大的节点作为最佳节点进行映射，从而避开片上网络NoC中老化严重的链路。本专利技术的有益效果是：本专利技术在确定首节点时，在具有最大空闲邻节点数的前提下，考虑了以各节点为中心形成的方形区域的寿命预算；并在进行通信任务的映射过程中，避开了片上网络NoC中老化严重的链路，平衡了片上网络NoC的磨损，延长了片上网络NoC的服务时间，实现了片上网络基于映射方法的寿命优化。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术的寿命优化映射方法与传统NN、CoNA、WeNA、CASqA算法的最小MTTF比较示意图；图3为本专利技术的寿命优化映射方法与传统NN、CoNA、WeNA、CASqA算法的MTTF平均值比较示意图；图4为本专利技术的寿命优化映射方法与传统NN、CoNA、WeNA、CASqA算法的MTTF方差比较示意图；图5为本专利技术的寿命优化映射方法与传统NN，CoNA，WeNA、CASqA算法的平均延迟比较示意图；图6为本专利技术的寿命优化映射方法与传统NN、CoNA、WeNA、CASqA算法的平均加权曼哈顿距离比较示意图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，包括以下步骤：S1.首节点选择：在目标应用程序的映射开始之前，基于片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数和对应的区域预算寿命，确定映射首节点；具体地，所述步骤S1包括以下子步骤：S101.计算片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数；S102.根据计算结果，确定空闲邻节点数的最大值；S103.判断片上网络NoC中具有最大空闲邻节点数的目标节点是否唯一；若是，将目标节点作为映射首节点；若否，进入步骤S104；S104.定位最大空闲邻节点数所对应的各个目标节点，分别以每一个目标节点作为中心形成方形区域；S105.计算各个方形区域的寿命预算；S106.选择具有寿命预算最大值的方形区域，将其对应的目标节点作为映射首节点。S2.映射策略优化，将目标应用程序看作一组通信任务，从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射，并在映射过程中，避开片上网络NoC中老化严重的链路。具体地，所述步骤S2包括以下子步骤：S201.将目标应用程序看作一组通信任务；S202.从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射；S203.在每个通信任务的映射过程中，遍历片上网络NoC每个节点上所有通信流的最坏寿命指标，获取各节点的寿命指标表，选择寿命指标最大的节点作为映射节点。在本申请的实施例中，所述步骤S104中形成的方形区域，至少包含目标应用程序所需的映射节点数。其中，所述步骤S105中，方形区域的寿命预算包括以下子步骤：第一步，计算方形区域中各条链路的寿命预算LBi：式中，n表示方形区域内的链路数目；ri为第i条链路正常故障率；r(i)为第i条链路实际故障率；第二步，将方形区域中各链路的寿命预算求和，作为方形区域的寿命预算PLB：其中，链路实际故障率r(i)的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.首节点选择：在目标应用程序的映射开始之前，基于片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数和对应的区域预算寿命，确定映射首节点；S2.映射策略优化，将目标应用程序看作一组通信任务，从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射，并在映射过程中，避开片上网络NoC中老化严重的链路。

【技术特征摘要】
1.一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.首节点选择：在目标应用程序的映射开始之前，基于片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数和对应的区域预算寿命，确定映射首节点；S2.映射策略优化，将目标应用程序看作一组通信任务，从首节点开始，对目标应用程序所包含的通信任务进行映射，并在映射过程中，避开片上网络NoC中老化严重的链路。2.根据权利要求1所述的一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：S101.计算片上网络NoC中各节点的空闲邻节点数；S102.根据计算结果，确定空闲邻节点数的最大值；S103.判断片上网络NoC中具有最大空闲邻节点数的目标节点是否唯一；若是，将目标节点作为映射首节点；若否，进入步骤S104；S104.定位最大空闲邻节点数所对应的各个目标节点，分别以每一个目标节点作为中心形成方形区域；S105.计算各个方形区域的寿命预算；S106.选择具有寿命预算最大值的方形区域，将其对应的目标节点作为映射首节点。3.根据权利要求2所述的一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，其特征在于：所述步骤S104中形成的方形区域，至少包含目标应用程序所需的映射节点数。4.根据权利要求2所述的一种片上网络NoC的寿命优化映射方法，其特征在于：所述步骤S105中，方形区域的寿命预算包括以下子步骤：第一步，计算方形区域中各条链路的寿命预算LBi：式中，n表示方形区域内的链路数目；ri为第i条链路正常故障率；r(i)为第i条链路实际故障率；第二步，将方形区域中各链路的寿命预算求和，作为方形区域的寿命预算PLB：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈姝燏，姜书艳，武琼，黄乐天，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51