处理器可靠性约束的电压频率岛NoC能耗优化.pdf

【处理器可靠性约束的电压频率岛NoC能耗优化】 在现代微电子技术中，处理器的能耗问题日益突出，尤其是在网络-on-chip（NoC）架构中。NoC是一种用于多核处理器间通信的结构，它通过在芯片内部构建一个通信网络来提高性能和效率。然而，随着工艺制程的缩小，处理器的可靠性成为设计者必须考虑的关键因素。同时，降低能耗以延长设备的电池寿命是另一个重要的设计目标。 本文提出了一种针对支持电压频率岛的NoC能耗优化方法，主要分为三个部分：电压频率岛的划分、分配以及任务映射。电压频率岛是一种动态电压频率调整（DVFS）技术的应用，允许处理器的不同部分运行在不同的电压和频率水平，从而实现能效的提升。 基于处理器可靠性的电压频率岛划分策略是优化的基础。通过对处理器进行分区，可以降低每个区域的电压和频率，以减小功耗，同时考虑到处理器的可靠性，确保在降低能耗的同时不会导致系统故障。 文章提出了近凸区域选择的电压频率岛分配策略。这一策略旨在减少不同电压岛之间的复杂路由器数量，降低互连网络的能量消耗。通过选择近似凸的电压频率配置，可以有效地减少跨岛通信的复杂性和能量开销。 利用量子粒子群优化算法对NoC进行映射，以进一步降低系统的通信能耗。这种优化算法模拟了量子力学中的粒子行为，能够在大规模搜索空间中寻找最优解决方案，为任务分配和路由决策提供更高效的策略。 实验结果显示，该算法在满足NoC处理器的可靠性要求下，能够显著降低整个系统的能耗。这表明，结合处理器的可靠性约束进行电压频率岛的优化，不仅可以提高能效，而且还能保证系统的稳定运行。 本文的研究对于理解和解决处理器在高能效和高可靠性之间的矛盾具有重要意义。通过电压频率岛的智能管理和优化，可以在保证系统性能的同时，有效降低整体能耗，这对于设计更加节能且可靠的微电子设备具有指导作用。此外，量子粒子群算法的应用也为未来优化问题的求解提供了新的思路。