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在基于三维片上网络架构的多核片上系统中,处理器所执行任务在MPSoC中的位置决定了系统计算功耗的分布与通信功耗的大小,对芯片温度产生重要影响。任务分配和任务调度分别在MPSoC运行初期以及运行过程中决定任务的分布情况,因此,研究MPSoC中的任务分配与任务调度,对实现MPSoC的温度优化具有非常重要意义。论文的主要工作是从MPSoC的任务分配、温度信息共享以及任务调度三个方面着手,设计基于任务的温度优化机制,实现基于三维片上网络架构的多核片上系统的温度优化。论文首先通过建立和分析3D NoC通信能量模型和热量模型,设计了一种兼顾处理器计算功耗、系统通信功耗以及系统不同位置散热能力影响的任务分配算法3D-EOTA。该算法在减小通信功耗的同时,降低了系统的峰值温度。其次,针对任务调度过程中的温度信息全局共享问题,在分析了传统的多播路由算法的基础上,提出了一种充分利用公共传输路径以及TSV特性的多播路由算法3D-POM,并以此设计了温度信息全局共享机制。3D-POM不仅降低了通信延时,而且减小了系统的通信功耗。最后,论文在温度信息共享机制的基础上,通过构建温度预测模型以及任务迁移策略,设计了一种基于分布式的任务调度方法3D-DTS,避免了集中式温度管理带来的通信阻塞与局部热点的风险,保证了系统运行过程中温度的均衡分布。在基于Noxim与HotSpot的仿真环境中,论文对设计的任务分配算法、多播路由算法以及任务调度方法分别进行了仿真验证。实验结果表明,当规模为4x4x3并基于随机测试样例情况下,相比最冷优先分配算法,3D-EOTA在系统通信功耗和峰值温度方面分别降低了52.23%和4.31K。与基于树的多播路由算法MXYZ相比,在只有多播通信的模式下,3D-POM的平均通信延时优化了4.76%,通信功耗优化了15.21%。当3D NoC的规模为8x8x3时,3D-DTS相比于传统的任务调度算法,在热点时间和任务迁移次数方面分别减少3.59%和14.62%。