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面向片上网络间歇性故障的任务映射算法研究

汪礼欢  
【摘要】:随着集成电路设计已经进入深亚微米工艺时代,片上网络基本取代了传统的总线结构,成为了片上多核处理器系统互连的主要方式。与此同时,由于低压、近阈值集成电路设计方法的兴起,间歇性故障由于其发生概率极大提升,这将会直接影响其系统的性能状况,使其性能加剧恶化。为了应对这一挑战,本文提出了间歇性故障映射算法。通过优化该任务映射算法,可以均衡各条链路的占用情况,以达到降低各链路间歇性故障率的目的,进而能够提升系统性能。本文的主要研究内容包括以下三个部分:第一,本文分析了目前的片上网络的容错映射算法在性能方面的情况,并针对出现的不足,深入分析了在多核系统中,片上网络链路间故障概率对整个系统的影响情况。以此说明了考虑片上网络中链路故障率的问题是十分必要的。第二,在考虑了各链路间歇性故障率的前提下,研究了在片上网络中优化多核系统性能的任务映射算法。通过任务映射算法绕开出故障率高的链路,使用出故障概率较低的链路,从而可以提升系统的整体性能。该映射算法主要分为两部分:首节点映射算法和间歇性故障映射算法。其中,首节点选择算法能够实现与其他任务映射算法相结合,在基本不影响系统总体性能的前提下,优化其他相关指标。而对于另一种间歇性相关任务映射算法而言,则是专门针对于提升系统可靠性及降低链路间歇性故障的任务映射算法。第三,本文设计并搭建了一个多核系统仿真平台ESYMAP,根据这个验证平台仿真运行了本文提出的考虑了链路间歇性故障的任务映射算法以及其他各种典型的映射算法,并将其进行评估对比。仿真结果表明,考虑了链路间歇性故障率的任务映射算法与没有考虑链路间歇性故障率的映射算法相比而言,在很大程度上降低了链路间歇性故障率,该映射算法相比于其他映射算法而言,在平均延迟、平均曼哈顿距离、MTTF以及丢包率这四个指标上均有所优化。这也充分说明了本文提出的间歇性故障映射算法能够提升系统性能。同时,在最优的情况下,其平均延迟和平均加权曼哈顿距离分别降低了15.9%和17.6%,其MTTF也提升了9.8%。此外,链路间间歇性故障率减小后,其丢包率随之降低了8.67%。


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