论文研究-可重构高斯网络模型 .pdf
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中国科技论文在线
可重构高斯网络模型
吴阳冰, 郭东辉
(厦门大学信息科学与技术学院，福建 厦门 361005)
摘要：以高斯网络模型为基础，结合高斯网络拓扑结构特性和其特有的基于高斯距离的静态
路由算法，给出了高斯网络模型的可重构表示方法及可重构网络性质，并就可重构网络节点
的电路设计给出了一套适用于片上网络（network-on-chip, NoC）设计的可重构电路实现方案。
理论分析和仿真实验结果表明，该表示方法设计可重构网络是可行有效的，且灵活性强。
关键词：高斯网络；可重构网络；网络拓扑；片上网络
中图分类号： TP302 文献标识码：A
Reconfigurable Gaussian network model
Wu Yangbing, Guo Donghui
(School of Information Science and Engineering, Xiamen University, FuJian XiaMen 361005)
Abstract: Based on the Gaussian network model, this paper presents the reconfigurable representation
for the Gaussian network model and the nature of this reconfigurable network, in which the feature of
topological structure in the Gaussian network and the static routing algorithm with Gaussian distance
are considered. We also propose a circuit scheme for the network nodes within a reconfigurable
network-on-chip (NoC). The simulation results show that the proposed representation is feasible,
effective and flexible.
Keywords: Gaussian network; reconfigurable networks; network topology; network-on-chip
自片上网络
[1]
(NoC)概念提出以来，基于 NoC 通信架构的片上多核处理器系统一直是人
们研究多核处理器芯片的热点。但片上网络的能耗是不能忽视的
[2]
，特别是对于众核系统，
当系统不需要很多资源时，需要对 NoC 进行优化及重构设计，以达到关闭空闲资源，节省
功耗的目的。
目前有关通过片上网络资源优化或重构设计，来实现降低系统功耗的研究已有不少成
果。如有研究表明，通过分析网络流量分布，动态地分配路由各端口的缓冲大小
[3]
，或根据
网络资源使用情况，动态地改变路由间链接数据流向
[4]
，可以实现系统资源的动态优化配置，
降低网络节点能耗。不过，这些重构方案未能充分释放闲置资源，降低能耗。有学者针对单
一应用或针对满足约束的特定应用集，通过分析网络通信任务图，静态地修改网络的连接映
射，来实现网络连接的重新配置的方案
[5-11]
。这些方案对非必要节点采取绕过和关闭处理，
可以最大程度上降低网络节点能耗。然而，它们仅针对有限应用进行静态重构设计，往往无
法满足当今多样化的应用需求。因此，有学者提出了动态网络重构方案，如在路由连接通路
上添加轻量级可配置开关电路，根据网络实时通信情况，选取开关电路来实现重构网络的链
接
[12]
；有学者提出了 ReNoC(reconfigurable NoC)
[13]
，一种在物理路由外层包裹多个拓扑开
关，通过配置路由的联通方式，实现可重构的网络设计方案； Musoll
[14]
、 Stuart 等
[15]
和
Kologeski 等
[16]
在 ReNoC 之上发展了重构方案。除此之外，还有核心可替换的动态重构方案
[17]
，其针对功能相同的处理单元组成的网络，提出将繁重的处理任务从一个处理核心转移
到另一个更有利于网络通信的处理核心上，同时关闭原处理核。这些动态重构方案都是根据
网络实时通信任务图
[12]
，动态调整网络连接和资源使用，在满足广泛的应用需求的同时能
达到较好的节能效果。然而，上述重构方案都利用网络通信任务图，为网络提供重构依据，
其中需要使用的复杂运算不利于低功耗片上网络实施。并且，重构方案缺乏有效的数学理论
基金项目：国家自然科学基金(61274133)
作者简介：吴阳冰，(1986-)，男，博士研究生，主要研究方向：计算机系统结构、片上网络。
通信联系人：郭东辉，博士，教授，主要研究方向：人工智能，计算机网络，IC 设计。E-mail: dhguo@xmu.edu.cn
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