[发明专利]应用于网格架构片上网络系统的任务映射算法及开发方法

说明书

技术领域

本发明是一种快速有效的对基于网格架构的片上网络系统进行任务映射算法开发的流程，是基于片上网络的FPGA验证平台，根据所需映射的某个特定应用的具体特性和所选定的片上网络形状，对不同的任务映射算法进行开发对比，从而找出最适合该应用的任务映射算法；具体讲，涉及应用于网格架构片上网络系统的任务映射算法开发的流程。 

技术背景

随着片上系统SoC技术的发展，越来越多的IP和处理器被集成在一个芯片上来实现越来越复杂的功能。传统的总线互连和点对点互连都已经无法满足SoC对于数据传输带宽和功耗的需求。片上网络NoC是一种网络架构式的片上通信方式。它利用路由器阵列将各个IP和处理器连接在一起，从而可以高效低耗地实现全局异步局部同步的复杂SoC设计。 

在针对于某一特定应用的片上网络的设计过程中，将构成应用的不同任务一一对应地映射到不同的路由器上是十分关键的一步。不同的映射方案所带来的传输效率和所消耗的动态功耗都是截然不同的。而目前所提出的针对于片上网络的任务映射算法已超过200多种。不同的映射算法各具特点。有些计算速度快；有些所得到的方案可以达到功耗最低；有些则是路由器之间数据交互速度快；有些考虑在保证一定性能的前提下，设计所实现的面积最优。 

针对某一个特定的应用，在不同的应用场合，设计者所需达到的目的也是不同的。如何选择最优的任务映射方案便成了系统最优化的关键。在片上网络的FPGA验证平台的基础上，通过对任务映射不同算法的验证和开发可挑选出最适合的映射算法，从而获得最优化的片上网络系统。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种针对图像处理特定应用，对片上网络不同的任务映射算法进行验证和开发，从而找出最适合该应用的映射方案的开发流程。为此，本发明采取的技术方案是，应用于网格架构片上网络系统的任务映射算法的开发方法，包括下列步骤： 

第一步是将其分解成任务图task graph，每一个任务对应着该应用中的一个相对独立的功能，是由一个IP或处理器来实现该功能，称之为任务点task node，不同任务点之间的连线代表着不同功能任务之间的数据交互； 

第二步是选择一个规则的片上网络NoC的阵列形状，选择NoC形状的唯一的限制是阵列中路由器的个数必须大于或等于任务图中任务结点的总个数； 

任务映射，就是将一个任务图中的各个任务结点一一对应地映射到NoC阵列的路由器上，从而实现具体应用的NoC互连设计：针对于某一个特定的应用和选定的NoC阵列，按照需要，多个任务映射算法被挑选出来，每一个算法所产生的任务映射方案都在FPGA验证平台上进行验证，根据所得到的时序及功耗结果，选出最适合该应用的映射方案。 

基于片上网络NoC的FPGA验证平台的任务映射开发流程主要包括三项输入和一个输出： 

第一个输入是根据特定应用所产生的任务图，该任务图可以为该开发流程提供所有关于此应用的所有参数，包括：任务结点的个数，任务结点的相互连接关系，不同任务结点之间的数据通讯量，即两个结点间传输的数据量的大； 

第二个输入是所选的NoC的尺寸X×Y。其中X表示该NoC阵列的横向尺寸，即一行包含多少个路由器；Y代表该NoC阵列的纵向尺寸，即一列包含多少行，总的路由器的个数就是X×Y； 

第三个输入是某一个任务映射算法所产生的一个任务映射方案，不同的映射算法根据NoC的尺寸形状以及应用中任务结点之间的相互连接关系产生出不同的映射方案； 

将以上三个输入进行综合，便可产生FPGA验证平台的输入---NoC任务映射策略，FPGA验证平台根据输入的任务映射策略，将评估所有任务结点之间数据传输效率，具体是使用数据传输完成所需的时钟周期数来表征传输效率。 

根据对比在不同任务映射算法下的FPGA验证平台所得到的数据传输效率和根据动态功耗计算公式所得到的动态功耗估计值如公式(1)所示，设计者可根据自己的需要对比选择其中最适合的任务映射方案，从而得到最优化的该应用的NoC互连设计；一个输出就是所得到的针对特定应用的任务映射方案： 

其中，传输数据量是指在两个任务结点之间所需要传输的数据量，是用比特/秒来表示；路由器的距离是指这两个任务结点所映射的路由器之间的最短距离，两个左右或上下相邻的路由器之间的距离为1，以此类推，按照XY的路由算法，路由器0和路由器3之间的距离为2，数据路径为：路由器0->路由器1->路由器3或者路由器0->路由器2->路由器3。