专利名称：一种基于位置概率分布的NoC目录协议能耗模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及MPSoC芯片能耗领域，尤其是涉及一种NoC目录协议能耗模 型——基于位置概率分布的NoC目录协议能耗模型。
背景技术：
目前处理器的发展趋势倾向于采用多核集成的策略，随着芯片的集成度越 来越高，设计复杂性不断上升，对计算机系统的能耗也带来严重挑战。因此，在MPSoC (Multi-Processor SoC多核SoC)芯片设计中，能耗问题始终是一个关键因素。在MPSoC中，核间通信主要包括总线监听、交叉开关和NoC (Network on Chip片 上网络)三种方式。其中，总线监听一般适用于规模较小的多核网络，如ARM Cotex-A9处理 器中采用侦听控制单元(Snoop Control Unit)控制多核在AMBA总线上的通信；使用交叉 开关的典型例子是AMD Athlon64 X2处理器，利用交叉互联网络和系统请求接口对各个CPU 核的请求进行仲裁。由于上述两种通信方式都不适合高端的多核和众核互联，所以包交换 网络互连的思想被引入到MPSoC核间通信设计中，NoC将成为未来MPSoC的主流通信方式。 目前NoC的能耗一般占芯片总能耗的50%以上，其中静态能耗主要由器件的漏电电流造成， 动态能耗由器件的0/1翻转和短路电流造成。由于NoC的动态能耗主要由协议活动产生， 因此，开展NoC协议能耗问题的分析与建模是十分必要的。本发明从现有NoC协议出发，在研究现有NoC应用层协议基础上，针对协议能耗提 出一种新的模型——基于位置概率分布的NoC目录协议能耗模型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于位置概率分布的NoC目录协议能耗模型。本发明解决其技术难题所采用的技术方案的步骤如下 1)计算传输过程中的概率分布方阵T
将NoC中的PE (Processing Element处理单元)对内存的块请求视为随机事件，用 表示PEi的L2 Cache对内存中第j个区域中数据块请求的概率(或速率)，矩阵Q表示整个 NoC中各节点对Cache块的请求概率，其中对角元素^？。.不为O :
权利要求
1. 一种基于位置概率分布的NoC目录协议能耗模型，其特征在于建立该模型的步骤如下1)计算传输过程中的概率分布方阵T将 NoC (Network-on-chip 片上网络)中的 PE (Processing Element 处理单元)对内 存的块请求视为随机事件，用Qtj表示PEi的L2 Cache对内存中第j个区域中数据块请求 的概率(或速率)，矩阵Q表示整个NoC中各节点对Cache块的请求概率，其中对角元素qLj 不为O ffiwr-i ffur-i一个请求信息到达目录项所在的节点后，通过查询数据块的目录项可获得该块目前所 在节点位置，可用矩阵P表示响应过程的概率分布，元素/7“表示在节点j的目录项查询某 一个数据块时，该块在节点k的L2 Cache中的概率，响应过程的概率分布矩阵与请求过程 类似；经过查询，某一个数据块在节点k的L2 Cache中存在一个副本，那么节点k将此块发 送给需要它的源节点i，该传输过程的概率分布用方阵T表示为 Γ = CFxgf即节点k向节点i发送数据块的概率，等于节点i向所有节点发送请求查询概率和任 何节点查询到某一个块在节点k中概率的乘积；2)计算单个Flit在NoC中传输的平均能耗单个Flit (Flow Control Unit数据微片)在连线上一次传出能耗可表示为下列 向量形式￡^ =J(Vf)rCtC^f V)其中，J是一个数据传输块中含有Flit的数量，K是η条并行连线在数据一次变化后 的电平向量，ΓΟ ζ是其转置向量，Ki是η条并行连线在数据一次变化前的电平向量，广是 η*η的连线间电容对称矩阵，其中对角线上元素是对应位置连线到地的电容，其它位置元素 是连线间的电容；一个Flit通过一个路由单元所产生的能耗Awto可表示为 Ksmlw = ^WC +^i+Eaaaigr = E6tfgk^Efci + ^Ecraabar其中，为数据包在VC队列中等待的能耗，i。和分别为路由仲裁器分配交叉 连接的能耗和Flit通过Crossbar的能耗，Evc又可分为『缓冲器能耗和『分配电 路(VC Allocator)能耗^^ ；在cX c的Mesh网络中，一个Flit从节点i产生，目的节点为j，则该Flit经过的总跳数 |πκκΙ(0+ J~ - i +1，进一步地，用.表示一个Flit从节点i到j传输的能
全文摘要
本发明在研究MPSoC芯片中NoC目录协议能耗模型的基础上，对Cache一致性常用目录协议进行深入分析，提出一种基于位置概率分布的目录协议能耗模型。考虑目录信息与数据块节点位置分布的无关性，定位数据块在NoC中的节点位置，计算任意节点间数据传输的概率矩阵，并结合路由单元能耗、连线能耗以及网络拓扑结构，可准确获得目录协议中一次数据块传输的能耗。实验表明，本发明提出的模型在发包概率稳定的Mesh(网孔)网络中可有效计算出不同类型目录协议产生的能耗，且精度较高(误差小于2%)。
文档编号G06F17/50GK102073765SQ201110003159
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者伍元胜, 刘云本, 刘啸滨, 沈艳, 王敏, 王敞, 王继禾, 郭兵, 陈晓丰, 韩洪良 申请人:四川大学