[发明专利]基于芯片设计流程和应用设计流程的片上网络编码优化方法

摘要

本发明公开了一种基于芯片设计流程和应用设计流程的片上网络编码优化方法，包括下述步骤：S1、利用网络编码优化设计片上网络，根据多核芯片复杂组播行为的网络性能要求，以支持片上网络基本组件的方式，计算出各核心的物理位置，以最小的硬件和能力消耗满足多核芯片间的通信性能要求；S2、在现有芯片的互连体系结构中，将复杂网络通信拓扑结构进行分解。本发明利用信息流的方法对多组播拓扑进行分解，解决目标函数的稀疏优化问题，实现多组播网络在片上网络现有的拓扑结构总的性能优化,为片上网络的设计提供新的方法和思路，对于提高片上网络和众核芯片的性能、降低功耗具有重要的理论和实践意义。

主权项

1.基于芯片设计流程和应用设计流程的片上网络编码优化方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、利用网络编码优化设计片上网络，根据多核芯片复杂组播行为的网络性能要求，以支持片上网络基本组件的方式，计算出各核心的物理位置，确定各核心之间的互连拓扑，确定网络编码路由器的个数和插入位置，定义数据链路的带宽参数，以最小的硬件和能力消耗满足多核芯片间的通信性能要求；S2、在现有芯片的互连体系结构中，将复杂网络通信拓扑结构进行分解，确定哪些节点可以利用数据编码提升性能，确定中间源节点和中间目的地节点的位置，生成新的通信拓扑结构；步骤S1具体为：假设每增加一个节点需要增加花费α，对于给定的两个节点i和j，假设建立一条单位容量的信道花费为βd_ij，其中d_ij是节点i和j的距离，需要设计一个满足组播业务需求的，花费最小的拓扑结构G(V,E)，其中V是节点集，E是信道集，用表示所有的中间节点，也就是说优化方法可以被归纳为：给定条件：●一组或者多组源节点以及目标节点的位置；●组播业务需求；●α和β的取值；优化目标：设计参数：●中间节点的数目以及位置；●所有节点直接的信道连接；满足条件：至少存在一种网络编码的方案来实现组播业务的需求；步骤S2具体为：对于给定的源节点、目的地节点以及信息传输要求，优化算法需要在片上网络中选择合适的中间节点来实现传输要求，基于信息流的方法，编码子图的选择可以被定义为一个优化问题，片上网络中的无向信道可以被看作是两条平行的，指向相反方向有向信道，头节点和尾节点被用来标志有向信道，不同于传统的路由网络，网络编码需要区分信息流和物理流，假设需要在同一个片上网络中实现M个组播，用s_m和D_m分别表示第m个组播的源节点和目的地节点集，第m个组播需要传送x_m个数据包，算法可以用来表示在信道(i,j)上传输给第m个组播中目的地节点d的信息流，并且用表示信道(i,j)上的物理流，传统意义上的流守恒定律被修改为：除了流守恒，每一个信道上的物理流还不应该超过信道容量，也就是说编码子图的选择就是在满足(1),(2)(3)的条件下优化目标函数，如果要实现最小跳跃数，目标函数可以被定义成其中，公式(4)是一个稀疏优化问题。