NBTI老化效应感知的片上网络任务调算法研究

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任务调度问题是片上网络(Network-on-Chip,NoC)设计中的一类重要问题。负偏置温度不稳定性(Negative Bias Temperature Instability,NBTI)能够造成底层器件产生老化效应,从而导致计算核的频率退化,以及降低片上网络的系统可靠性。因此,NBTI老化效应感知的片上网络任务调度算法研究是一个具有挑战性的任务。本文针对NBTI老化效应造成的计算核频率退化和系统可靠性下降问题,提出了一系列的NBTI老化感知任务调度算法,分别针对完工时间和系统可靠性进行任务调度,以减小完工时间和提高系统可靠性。首先根据NBTI老化效应引起的底层器件参数变化,推导出计算核的频率退化程度,建立NBTI老化效应预测模型以评估计算核的任务执行时长。在考虑计算核频率退化的场景下,以完工时间为调度目标构建了一个老化感知的调度优化模型,然后基于粒子群算法的思想设计了一种调度算法,能够有效求解上述优化问题。为了应对老化效应导致的系统可靠性下降问题,构建了一个新的老化效应感知调度模型,在完工时间的约束条件下对系统可靠性进行优化。然后设计了一种二进制粒子群机制表征调度解和粒子之间的映射关系,提高了调度算法的求解效率。实验结果表明,本文提出的针对完工时间的老化感知调度算法具有更短的完工时间和更高的吞吐率,本文提出的针对系统可靠性的老化效应感知调度算法具有更高的系统可靠性和更高的吞吐率。此外,本文还对HNOCS(Heterogeneous Network on Chips simulator)仿真器进行了改写,并基于此仿真器进行了一系列仿真实验以验证本文算法的性能和有效性。本文所提出的NBTI老化效应感知的任务调度算法,能够有效提高片上网络的任务执行效率、增强系统可靠性,对于片上网络的可靠性调度研究具有重要的实用价值和广泛的应用前景。
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