专利名称：一种对可重构vlsi阵列构造低温子阵列的方法
技术领域：
本发明属于VLSI阵列的温度控制领域，具体涉及一种对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，能对含有故障处理单元的二维网状Mesh结构的大规模集成电路处理器阵列进行重构，使得重构后的最大逻辑子阵列的温度最低。
背景技术：
二维网状超大规模集成电路(VLSI)重构问题的目标是在含有故障处理单元的VLSI阵中，一定的限制条件(如内部连接机制、温度限制等)下，尽可能利用其中的无故障处理单元重构得到新的无故障VLSI阵列。针对此问题的重构算法研究已经相当广泛和深入，例如冗余重构方法和降价重构方法等。目前该领域主要是偏向容错及重构算法的研究:对于包含故障处理单元的VLSI阵列，构造相应的算法，以更多地利用没有故障的处理单元构造出最大的处理器阵列，使该包含故障处理单元的VLSI阵列能够正常使用。例如，以下文献提出了相关算法，对阵列进行重构:1.C.P.Low, “An Efficient Reconfiguration Algorithm for Degradable VLSI/WSI Arrays，”IEEE Trans.Computers，vol.49，n0.6，pp.553-559，June 2000 ；2.Wu Jigangand T.SrikanthanZiReconfiguration Algorithms for Power Efficient VLSI subarrayswith 4-port Switches” IEEE Trans, on Computers,vol.55,n0.3,pp.243-253,MAR 2006.坐寸οVLSI阵列的温度控制领域中，当处理单元温度过高时，通常需要降低处理单元工作频率或者停止处理单元工作，而这些无疑都降低了系统的性能，在实时性要求比较高的系统中这个问题尤为明显。在现有的VLSI阵列的重构工作中，研究成果都是生成普通的逻辑阵列，并没有考虑到温度因素，到目前为止，现有技术主要是侧重VLSI重构的研究，行业中还没有出现对构造低温子阵列研究的工作，在VLSI可重构阵列的温度优化上也还没有相关的研究成果。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，能够使得到的低温阵列温度最低，而温度的降低将提高系统的处理速度，减小系统中的延迟，延长电路的使用寿命。本发明是通过以下技术方案实现的:所述方法首先使用贪心的选路方法对一个含有故障单元的VLSI阵列H按照从左到右的方式进行重构，得到一个最大无故障逻辑阵列MTA ;然后对最大无故障逻辑阵列MTA中的所有逻辑列进行温度优化，得到新的低温逻辑列，最后由所述新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA ；所述含有故障单元的VLSI阵列H中的故障包括硬故障和软故障，所述硬故障是指VLSI芯片在加工制造或在使用中造成的不可修复的物理故障，软故障是指处理单元超过其最大临界工作温度而导致的暂时故障。
所述贪心的列选路方法具体如下:首先假设R1, R2,…，Rm表示主阵列H中所有的m个物理行，逻辑阵列T中的任意一个逻辑列的重构都是从R1, R2,...，Rm的每一行获得一个无故障处理单元，并且只能获得一个无故障处理单元；且不同逻辑列不能共用同一处理单元；然后进行以下处理:(I)对于Ri行中的一个无故障处理单元u，Ri+1行中物理列号与u相差的绝对值不超过补偿距离的处理单元被称为Adj+(U)；所述补偿距离是指能够直接相连的处理单元所在的行的最大差值；在行的选路方式下，限定补偿距离均为1，即:当且仅当I j-1| ( I时，第i物理行的无故障处理单元才能和第j物理行的无故障处理单元直接相连，该补偿距离同样适用于列选路方式；(2)根据从左到右的顺序选择后继无故障处理单元来组成逻辑列，从而构建目标阵列；最终得到一个最大无故障逻辑阵列MTA。所述对最大无故障逻辑阵列MTA中的所有逻辑列进行温度优化，得到新的低温逻辑列具体包括以下步骤:(I)假设获得的最大无故障逻辑阵列MTA中共有k条逻辑列，记为L1, L2，…Lk ;首先以最右边逻辑列Lk为左边界、以给定主阵列H每行最末端处理单元的右边虚列为右边界构成区域4[81，8^，所述区域々[81，8』是包含左边界而不包含右边界的区域；(2)在区域A[B1;Br)中，使用动态规划策略得到一条温度之和最低的逻辑列，记做低温逻辑列Τκ，新生 成的所述低温逻辑列Tk可以使用左边界上的无故障单元，但不能包括右边界；(3)以新生成的所述低温逻辑列Tk为右边界、以逻辑列Llri为左边界构成新的区域A[B1; ，重复步骤⑵生成新的低温逻辑列Tim ；(4)对所述最大无故障逻辑阵列MTA从右向左重复步骤(3)，直到所有k条逻辑列都被优化成k条新的低温逻辑列，该k条新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA。所述动态规划策略具体包括以下步骤:(I)在区域A[B1, Br)中，对于任意的低温处理单元u e A[B1, Br)，将u到第i行的路径温度定义为C (u，Ri)，即整条列上各个低温处理单元的温度之和；所述c (u，Ri)满足如下的约束条件:
权利要求
1.一种对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，其特征在于:所述方法首先使用贪心的选路方法对一个含有故障单元的VLSI阵列H按照从左到右的方式进行重构，得到一个最大无故障逻辑阵列MTA ;然后对最大无故障逻辑阵列MTA中的所有逻辑列进行温度优化，得到新的低温逻辑列，最后由所述新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA ； 所述含有故障单元的VLSI阵列H中的故障包括硬故障和软故障，所述硬故障是指VLSI芯片在加工制造或在使用中造成的不可修复的物理故障，软故障是指处理单元超过其最大临界工作温度而导致的暂时故障。
2.根据权利要求1所述的对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，其特征在于:所述贪心的列选路方法具体如下: 首先假设R1, R2,...，Rm表示主阵列H中所有的m个物理行，逻辑阵列T中的任意一个逻辑列的重构都是从R1, R2,...，Rm的每一行获得一个无故障处理单元，并且只能获得一个无故障处理单元；且不同逻辑列不能共用同一处理单元； 然后进行以下处理: (1)对于Ri行中的一个无故障处理单元u，Ri+1行中物理列号与u相差的绝对值不超过补偿距离的处理单元被称为Adj+(U)； 所述补偿距离是指能够直接相连的处理单元所在的行的最大差值；在行的选路方式下，限定补偿距离均为1，即:当且仅当I j_i I < I时，第i物理行的无故障处理单元才能和第j物理行的无故障处理单元直接相连，该补偿距离同样适用于列选路方式； (2)根据从左到右的顺序选择后继无故障处理单元来组成逻辑列，从而构建目标阵列；最终得到一个最大无故障逻辑阵列MTA。
3.根据权利要求2所述的对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，其特征在于:所述对最大无故障逻辑阵列MTA中的所有逻辑列进行温度优化，得到新的低温逻辑列具体包括以下步骤: (1)假设获得的最大无故障逻辑阵列MTA中共有k条逻辑列，记为L1,L2,...Lk ;首先以最右边逻辑列Lk为左边界、以给定主阵列H每行最末端处理单元的右边虚列为右边界构成区域々[81，8^，所述区域4[81，8』是包含左边界而不包含右边界的区域； (2)在区域中，使用动态规划策略得到一条温度之和最低的逻辑列，记做低温逻辑列Τκ，新生成的所述低温逻辑列Tk可以使用左边界上的无故障单元，但不能包括右边界； (3)以新生成的所述低温逻辑列Tk为右边界、以逻辑列Llri为左边界构成新的区域A[B1； ，重复步骤(2)生成新的低温逻辑列Tih ； (4)对所述最大无故障逻辑阵列MTA从右向左重复步骤(3)，直到所有k条逻辑列都被优化成k条新的低温逻辑列，该k条新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA。
4.根据权利要求3所述的对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，其特征在于:所述动态规划策略具体包括以下步骤: (I)在区域A[B1;Br)中，对于任意的低温处理单元u e △臥，8山将11到第1行的路径温度定义为c (u，R1)，即整条列上各个低温处理单元的温度之和； 所述c (u，Ri)满足如下的约束条件:
5.根据权利要求4所述的对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，其特征在于:所述最后由所述新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA是指将得到的具有更低温度特征的k条低温逻辑列构成所需的最大低温子阵列MLTA。
全文摘要
本发明提供了一种对可重构VLSI阵列构造低温子阵列的方法，属于VLSI阵列的温度控制领域。所述方法首先使用贪心的选路方法对一个含有故障单元的VLSI阵列H按照从左到右的方式进行重构，得到一个最大无故障逻辑阵列MTA；然后将最大无故障逻辑阵列MTA中的所有逻辑列进行温度优化，得到新的低温逻辑列，由所述新的低温逻辑列构成了最大低温子阵列MLTA。本发明首次提出了重构低温子阵列的概念，通过对由主阵列得到的最大无故障逻辑阵列MTA进行温度的优化，使得重构以后的处理器阵列的温度最低，提高了系统性能，降低了系统的温度，延长了电路的使用寿命。
文档编号G06F17/50GK103164551SQ20111041347
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者武继刚, 孙学梅, 张晶, 孙宝山, 朱渊博 申请人:天津工业大学