[发明专利]用于光片上网络的IP核映射方法

说明书

本发明公开了一种用于光片上网络的IP核映射方法，主要解决现有技术无法同时优化光片上网络的串扰噪声与插入损耗的问题。其实现方案是：给定要映射的应用程序IP核图和光片上网络拓扑结构图；根据要降低光片上网络串扰噪声与插入损耗的要求，设定映射优化目标；将映射优化目标的映射位置ω通过编码的方式表示为个体的染色体；使用NSGS‑II算法求解其输出的最佳映射位置。本发明由于同时以降低光片上网络的串扰噪声与插入损耗构建映射优化目标，能在提高光片上网络可扩展性的同时，降低光片上网络能耗，能在光片上网络规模较大且应用程序IP核数目较多时，减少IP核映射所需要的时间，提高IP核映射效率，可用于光片上网络的设计。

技术领域

本发明属于网络设计技术领域，特别涉及一种IP核映射方法，可用于光片上网络的设计。

背景技术

随着众核处理器核数的进一步增长，核间互连与通信关系日趋复杂，作为设计NoC的重要环节之一的IP核映射设计将面临新的挑战，IP核在网络结构中的位置将极大地影响到众核处理器能耗、网络性能以及平台硬件成本等。根据核间通信的具体需求，如何将众多IP核合理分配于网络结构中以满足高性能计算的需求成为目前亟需解决的问题，IP核映射问题成为众核处理器设计的关键。但是由于IP核映射问题是一个NP-难的问题，因此随着网络规模的增大通过穷举的方法暴力寻找最优映射方案是不切实际的。

对光片上网络来说，优化插入损耗可以极大降低整个光片上网络的功耗，减少串扰噪声可以提高IP核之间的通信质量，并提高网络的可扩展性。由于插入损耗与串扰噪声两者的优化目标并不一致，只优化其中一项并不一定能带来另一项的性能提升。

为了通过优化IP核映射方案以减少光片上网络的串扰噪声，Edoardo Fusella等人发表了题为“Crosstalk-Aware Mapping for Tile-based Optical Network-on-Chip”的论文，公开了以优化串扰噪声为优化目标的光片上网络IP核映射问题，并提出了一种算法，该算法可将IP核自动映射到基于网格的通用光子NoC架构上，从而将降低最坏情况下的串扰噪声。实验结果表明，串扰噪声可以大大降低，提高了网络的可扩展性。然而该方法由于在优化光片上网络的串扰噪声时没有考虑对光片上网络的插入损耗的优化，因此不能保证光片上网络的插入损耗性能，导致光片上网络能耗的增加。

为了通过优化IP核映射方案以减少光片上网络的激光功耗，Edoardo Fusella等人发表了题为“Minimizing Power Loss in optical networks-on-chip throughApplication-Specific Mapping”的论文，公开了一种使用遗传算法进行IP核映射以优化基于Mesh的光片上网络的插入损耗的方法。但是这个优化算法只能单独优化片上网络的插入损耗，没有考虑光片上网络的串扰噪声优化，降低了光片上网络的可扩展性。

发明内容

本发明的目的在于上述现有技术的不足，提出一种用于光片上网络的IP核映射方法，以在降低光片上网络能耗的同时，提高光片上网络的可扩展性。

针对上述目的，本发明的实现方案如下：

1、一种面向光片上网络的IP核映射方法，其特征在于，包括如下：

(1)给定要映射的应用程序IP核图和光片上网络拓扑结构图；

(2)根据要降低光片上网络串扰噪声与插入损耗的要求，设定映射优化目标为：

约束条件为：

其中，f₁表示最小化光片上网络的最坏情况下串扰噪声，其通过最大化最坏情况下的光信噪比OSNR_wc来衡量；f₂表示最小化最坏情况下的插入损耗ω表示应用程序中的各IP核映射到光片上网络拓扑结构图上的位置；