三维片上网络以其更短的全局互连、更高的封装密度、更小的体积等诸多优势,已引起国内外学术界和产业界的高度重视.对三维片上网络的研究,将直接影响一个国家未来三维集成电路和三维芯片产业的发展,也关系到国家安全.近年来,三维片上网...三维片上网络以其更短的全局互连、更高的封装密度、更小的体积等诸多优势,已引起国内外学术界和产业界的高度重视.对三维片上网络的研究,将直接影响一个国家未来三维集成电路和三维芯片产业的发展,也关系到国家安全.近年来,三维片上网络逐渐成为片上网络研究领域的一个重要方向,已取得了许多研究进展,但仍然存在许多挑战性的课题.对三维片上网络的基本问题作了简介;分析了三维片上网络在国内外的研究现状;讨论了三维片上网络研究中的关键问题,归纳出网络拓扑结构、路由机制、性能评估、通信容错、功耗、映射、测试、交换技术、服务质量、流量控制、资源网络接口等12类研究课题;分类综述了关键问题的研究进展;分析了三维片上网络存在的问题;指出,在三维片上网络拓扑结构方面:个性化拓扑结构设计、仿真平台研究开发、基于新型拓扑结构的三维芯片样片试制以及无线技术的引入等,在路由算法方面:适合3D Torus的路由算法、结合无关路由与自适应路由算法优点的新路由算法、适合各种新型拓扑结构的高效路由算法等,在性能评估方面:永久故障的容错、改进仿真程序增加对物理链路的建模、充分考虑通信的局部性等,在功耗方面:对拓扑结构/映射算法/路由算法和布局进行综合优化、动态和静态控制相结合、更为精确的3D No C功耗模型等,在映射方面:发热均匀性、动态路由策略下映射评估模型的优化、低功耗映射算法、基于优化算法的组合映射等,都将是三维片上网络未来的重要研究课题.展开更多
Mapping of three-dimensional network on chip is a key problem in the research of three-dimensional network on chip. The quality of the mapping algorithm used di- rectly affects the communication efficiency between IP ...Mapping of three-dimensional network on chip is a key problem in the research of three-dimensional network on chip. The quality of the mapping algorithm used di- rectly affects the communication efficiency between IP cores and plays an important role in the optimization of power consumption and throughput of the whole chip. In this paper, ba- sic concepts and related work of three-dimensional network on chip are introduced. Quantum-behaved particle swarm op- timization algorithm is applied to the mapping problem of three-dimensional network on chip for the first time. Sim- ulation results show that the mapping algorithm based on quantum-behaved particle swarm algorithm has faster con- vergence speed with much better optimization performance compared with the mapping algorithm based on particle swarm algorithm. It also can effectively reduce the power consumption of mapping of three-dimensional network on chip.展开更多
针对硅通孔(TSV)价格昂贵、占用芯片面积大等问题,该文采用基于云模型的进化算法对TSV数量受约束的3维片上网络(3D No C)进行测试规划研究,以优化测试时间,并探讨TSV的分配对3D No C测试的影响,进一步优化3D No C在测试模式下的TSV数量...针对硅通孔(TSV)价格昂贵、占用芯片面积大等问题,该文采用基于云模型的进化算法对TSV数量受约束的3维片上网络(3D No C)进行测试规划研究,以优化测试时间,并探讨TSV的分配对3D No C测试的影响,进一步优化3D No C在测试模式下的TSV数量。该方法将基于云模型的进化算法、小生境技术以及遗传算法的杂交技术结合起来,有效运用遗传、优胜劣汰以及保持群落的多样性等理念,以提高算法的寻优速度和寻优精度。研究结果表明,该算法既能有效避免陷入局部最优解,又能提高全局寻优能力和收敛速度,缩短了测试时间,并且优化了3D No C的测试TSV数量,提高了TSV的利用率。展开更多
三维片上网络(three-dimensional network on chip,3D No C)是在三维集成电路(three-dimensional integrated circuit,3D IC)、片上系统(system on chip,So C)和二维片上网络(two-dimensional network on chip,2D No C)的基础上发展起来...三维片上网络(three-dimensional network on chip,3D No C)是在三维集成电路(three-dimensional integrated circuit,3D IC)、片上系统(system on chip,So C)和二维片上网络(two-dimensional network on chip,2D No C)的基础上发展起来的,主要解决高集成度芯片通信瓶颈等问题,已引起国内外学术界和产业界的高度重视。3D No C拓扑结构体现了通信节点在芯片中的布局与连接,对三维芯片性能起决定性作用。简介了2D No C、2D No C到3D No C的演变、3D No C的优点与存在的问题以及3D No C解决的关键技术问题,分析了3D No C总体发展状况。三维拓扑结构是3D No C设计中的关键问题之一,重点研究了3D No C拓扑结构的分类方法,从通信角度将3D No C拓扑结构分成9大类,分类论述了3D No C拓扑结构,并分析比较了现有63种拓扑结构各自的特点,最后指出了3D No C拓扑结构的未来研究方向。展开更多
针对三维片上网络(3D No C)中硅通孔(TSV)的特殊结构,提出了一种3D No C延迟上界优化方法,通过全局均衡硅通孔负载,降低全局业务流的延迟上界.建立3D No C的网格通信模型,搜索网络中所有业务流的可行路径,提出一种基于度的冲突矩阵,求...针对三维片上网络(3D No C)中硅通孔(TSV)的特殊结构,提出了一种3D No C延迟上界优化方法,通过全局均衡硅通孔负载,降低全局业务流的延迟上界.建立3D No C的网格通信模型,搜索网络中所有业务流的可行路径,提出一种基于度的冲突矩阵,求出目标子流路径的TSV冲突系数,按照路径中TSV冲突系数的大小把目标流流量分配到部分最优路径上.实验结果表明,基于度的冲突矩阵可以有效减少存储空间,将存储复杂度从O(n2)降低到O(n),并且可以清晰直观地表现出业务流在网络中的冲突情况.采用硅通孔负载全局均衡的3D No C延迟上界优化方法,目标业务流的延迟上界得到了显著优化,最大的优化效果可将延迟上界降低58.9%.展开更多
文摘三维片上网络以其更短的全局互连、更高的封装密度、更小的体积等诸多优势,已引起国内外学术界和产业界的高度重视.对三维片上网络的研究,将直接影响一个国家未来三维集成电路和三维芯片产业的发展,也关系到国家安全.近年来,三维片上网络逐渐成为片上网络研究领域的一个重要方向,已取得了许多研究进展,但仍然存在许多挑战性的课题.对三维片上网络的基本问题作了简介;分析了三维片上网络在国内外的研究现状;讨论了三维片上网络研究中的关键问题,归纳出网络拓扑结构、路由机制、性能评估、通信容错、功耗、映射、测试、交换技术、服务质量、流量控制、资源网络接口等12类研究课题;分类综述了关键问题的研究进展;分析了三维片上网络存在的问题;指出,在三维片上网络拓扑结构方面:个性化拓扑结构设计、仿真平台研究开发、基于新型拓扑结构的三维芯片样片试制以及无线技术的引入等,在路由算法方面:适合3D Torus的路由算法、结合无关路由与自适应路由算法优点的新路由算法、适合各种新型拓扑结构的高效路由算法等,在性能评估方面:永久故障的容错、改进仿真程序增加对物理链路的建模、充分考虑通信的局部性等,在功耗方面:对拓扑结构/映射算法/路由算法和布局进行综合优化、动态和静态控制相结合、更为精确的3D No C功耗模型等,在映射方面:发热均匀性、动态路由策略下映射评估模型的优化、低功耗映射算法、基于优化算法的组合映射等,都将是三维片上网络未来的重要研究课题.
文摘Mapping of three-dimensional network on chip is a key problem in the research of three-dimensional network on chip. The quality of the mapping algorithm used di- rectly affects the communication efficiency between IP cores and plays an important role in the optimization of power consumption and throughput of the whole chip. In this paper, ba- sic concepts and related work of three-dimensional network on chip are introduced. Quantum-behaved particle swarm op- timization algorithm is applied to the mapping problem of three-dimensional network on chip for the first time. Sim- ulation results show that the mapping algorithm based on quantum-behaved particle swarm algorithm has faster con- vergence speed with much better optimization performance compared with the mapping algorithm based on particle swarm algorithm. It also can effectively reduce the power consumption of mapping of three-dimensional network on chip.
文摘针对硅通孔(TSV)价格昂贵、占用芯片面积大等问题,该文采用基于云模型的进化算法对TSV数量受约束的3维片上网络(3D No C)进行测试规划研究,以优化测试时间,并探讨TSV的分配对3D No C测试的影响,进一步优化3D No C在测试模式下的TSV数量。该方法将基于云模型的进化算法、小生境技术以及遗传算法的杂交技术结合起来,有效运用遗传、优胜劣汰以及保持群落的多样性等理念,以提高算法的寻优速度和寻优精度。研究结果表明,该算法既能有效避免陷入局部最优解,又能提高全局寻优能力和收敛速度,缩短了测试时间,并且优化了3D No C的测试TSV数量,提高了TSV的利用率。
文摘三维片上网络(three-dimensional network on chip,3D No C)是在三维集成电路(three-dimensional integrated circuit,3D IC)、片上系统(system on chip,So C)和二维片上网络(two-dimensional network on chip,2D No C)的基础上发展起来的,主要解决高集成度芯片通信瓶颈等问题,已引起国内外学术界和产业界的高度重视。3D No C拓扑结构体现了通信节点在芯片中的布局与连接,对三维芯片性能起决定性作用。简介了2D No C、2D No C到3D No C的演变、3D No C的优点与存在的问题以及3D No C解决的关键技术问题,分析了3D No C总体发展状况。三维拓扑结构是3D No C设计中的关键问题之一,重点研究了3D No C拓扑结构的分类方法,从通信角度将3D No C拓扑结构分成9大类,分类论述了3D No C拓扑结构,并分析比较了现有63种拓扑结构各自的特点,最后指出了3D No C拓扑结构的未来研究方向。
文摘针对三维片上网络(3D No C)中硅通孔(TSV)的特殊结构,提出了一种3D No C延迟上界优化方法,通过全局均衡硅通孔负载,降低全局业务流的延迟上界.建立3D No C的网格通信模型,搜索网络中所有业务流的可行路径,提出一种基于度的冲突矩阵,求出目标子流路径的TSV冲突系数,按照路径中TSV冲突系数的大小把目标流流量分配到部分最优路径上.实验结果表明,基于度的冲突矩阵可以有效减少存储空间,将存储复杂度从O(n2)降低到O(n),并且可以清晰直观地表现出业务流在网络中的冲突情况.采用硅通孔负载全局均衡的3D No C延迟上界优化方法,目标业务流的延迟上界得到了显著优化,最大的优化效果可将延迟上界降低58.9%.
