18、BiNoC架构：任务调度与节能优化的创新方案

BiNoC架构：任务调度与节能优化的创新方案

在当今的多核系统中，网络互连架构的性能和能耗优化至关重要。BiNoC（Bidirectional Network-on-Chip）架构作为一种具有潜力的解决方案，在任务调度和节能方面展现出独特的优势。本文将深入探讨BiNoC架构的相关技术，包括其节能动机、任务与通信调度算法以及性能优化过程。

1. BiNoC架构的节能动机

在多核系统中，任务计算和通信的互斥性是基本要求。所有在同一处理单元（PE）上的任务计算以及同一通道上的通信都需遵循互斥策略。为了说明选择BiNoC作为骨干架构的益处以及其潜在的节能能力，我们来看一个具体的例子。

假设有一个应用任务图，其截止时间要求为40秒，每条边代表通信依赖关系，并标注了通信量（比特）。为了便于比较，在这个例子中忽略了任务执行时间。将该应用优化映射到一个2×2的典型网络互连（Typical-NoC）上时，整个模拟过程中仅使用了三个通道。链路标签 (t, b) 表示数据需要以带宽b（比特/秒）传输t秒。由于关键路径是从任务A经任务B到任务D，总数据传输时间为50秒，超过了截止时间要求。

而在BiNoC架构中，由于数据可以通过空闲链路共享传输，总传输时间可缩短至25秒，满足了截止时间要求。此外，任务C和任务D结束后分别有20秒和15秒的时间松弛。这些时间松弛可以通过调节电源电压至所需的链路频率来降低链路功耗。例如，通过降低链路AC和AB上的电压，传输带宽从b降至b/2，从而在不违反截止时间的情况下利用所有时间松弛进行功耗优化。

通过利用BiNoC中双向通道的优势，我们可以将数据分配到空闲通道，并降低链路工作频率（带宽），从而在不增加延迟的情况下进一步改善功耗。以