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V-Mesh:面向三维堆叠芯片的低时延低功耗片上网络结构
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:《计算机学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP336[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]北京理工大学计算机学院,北京100081, [2]东华理工大学信息工程学院,南昌330013, [3]北方自动控制技术研究所,太原030006
  • 相关基金:国家自然科学基金(61462004)资助 薛立成博士和国防科技大学吴俊杰教授给予了帮助,审稿专家对本文提出了宝贵意见,在此一并表示感谢!
中文摘要:

针对片上网络直径大、功耗高、可扩展性差以及物理实现复杂的问题,提出了一个低直径、且直径为常数的三维片上网络V-Mesh,并为该网络结构提供了VM路由算法.V-Mesh结构由一层2D Mesh子网和多层行/列互连子网通过三维堆叠技术互连而成,具有功耗低的特点,能支持任意多的节点数,可用于三维堆叠芯片中的节点间互连.相对于一种全互连3D片上网络F-Mesh来说,V-Mesh结构采用行/列互连技术大大减少了其长互连线条数,从而减少了功耗和布线复杂度,可扩展性强.理论分析和实验结果表明,和F-Mesh结构相比,V-Mesh结构的时延与其相当,但能够减少约12.5%的功耗开销.和3DMesh相比,在节点数较多的情况下,其时延能降低23%,吞吐量能提高12%,功耗能降低34%.总的来说,V-Mesh和3D Mesh相比各方面具有明显优势;和F-Mesh的互连性能相当,但其物理实现更为简单,布线量小,可扩展性更好.

英文摘要:

Aiming at these problems such as large diameter,inefficient energy,poor scalability,and complexity in physical implementation for Network-on-Chip,this paper puts forward a new3 D Network-on-Chip with the lower and constant diameter named V-Mesh and its routing algorithm called VM.The V-Mesh topology consists of a sub network with 2DMesh and multi-layer sub networks row/column interconnected,whose inter-layers are interconnected by 3Dstack technology.It has many advantages:efficient energy,ability to support any number of nodes.So it can be used to connect the nodes in the chips with 3Dstacked.Compared with a 3Dfullconnected network-on-chip named F-Mesh,the row/column-interconnected technology greatly reduces the number of lines in the V-Mesh structure,thus it can reduce the power consumption and layout complexity,and obtain a good scalability.Theoretic analyses and experiment results have shown the following conclusions:(1)compared with F-Mesh,the V-Mesh structure has similarlatency with 12.5% power consumption reduction;(2)compared with 3D Mesh,the V-Mesh structure can reduce latency by 23%and power consumption by 34%,and improve throughput by12%.In conclusion,V-Mesh has the interconnecting performance just like F-Mesh,but its physical implementation is much simpler than F-Mesh's,and it has less layout and better scalability too.V-Mesh has obvious advantages in various aspects than 3D Mesh also.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433