[发明专利]一种基于蚁群混沌遗传算法的片上网络映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及片上网络映射方法，具体地说是一种能有效提高映射算法在解空间的搜索效率，避免算法陷入局部最优解的映射方法，为一种基于蚁群混沌遗传算法的片上网络映射方法。

背景技术

随着半导体工艺技术步入纳米阶段及片上集成度的不断提高，全局连线延时上升至数倍于芯片时钟，传统体系结构已无法满足片上系统(System-on-a-Chip，SoC)通信需求。传统单核处理器芯片虽然可以通过进一步提高集成度的方法来提高性能，然而其开销将过于庞大，各类相关瓶颈问题也越发难以解决。因此采用多个相对简单处理器取代单个处理器的做法被提出，并受到广泛关注。随着片上核数的进一步增加，传统架构，如交叉开关、层次化总线等已经无法满足多核间通信需求，为此针对多核技术的片上网络(Network-on-Chip，NoC)架构被提出，并因为其在可扩展性、可重用性等方面具有无可争议的优势，业已成为解决多核片上系统通信问题最具潜力的方案之一。

在NoC系统的设计过程中，当系统拓扑及路由策略等基本通信架构确定以后，需要面对的首要问题即片上网络映射问题。良好的映射方法可以使得系统整体在能耗、延时、容错性等各方面的性能均有所改善，因此多年来，无论业界还是学界，都对该问题表现出极大的研究热情。

具体而言，映射过程是指在已知NoC体系结构和IP核间通信量的基础上，按某种方法将各IP核分配到NoC中各资源节点上，以实现特定应用与NoC体系结构相互对应的过程，映射结果的优劣则是通过比较目标函数而得出的。以二维网格状NoC为例，NoC映射过程如图1所示。

用数学方式准确描述NoC映射过程则需要首先给出两个定义。

定义1：给定应用特征图G(V，E)为有向非循环加权图，图中顶点vi∈V，表示一个执行特定任务的IP核；有向弧ei，j∈E，表示顶点vi与vj之间的通信关系，其权重wi，j表示vi与vj之间的通信量，bi，j则为vi与vj之间通信带宽要求。

定义2：给定NoC结构特征图P(R，P)为有向图。图中顶点ri∈R，表示NoC中的一个资源节点；有向弧pi，j∈P表示从顶点ri到rj的路径；hi，j表示从ri到rj之间的曼哈顿距离；Bi，j为路径pi，j能提供的最大通信带宽。

则NoC映射过程为：给定G和P，寻找G→P的映射函数map()，要求目标函数尽可能优化，并同时满足如下约束：

∀vi∈V⇒map(vi)∈R---(1)]]>

∀vi≠vj⇔map(vi)≠map(vj)---(2)]]>

size(G)≤size(P)            (3)