專利名稱：一種對可重構vlsi陣列構造低溫子陣列的方法
技術領域：
本發明屬于VLSI陣列的溫度控制領域，具體涉及一種對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，能對含有故障處理單元的二維網狀Mesh結構的大規模集成電路處理器陣列進行重構，使得重構后的最大邏輯子陣列的溫度最低。
背景技術：
二維網狀超大規模集成電路(VLSI)重構問題的目標是在含有故障處理單元的VLSI陣中，一定的限制條件(如內部連接機制、溫度限制等)下，盡可能利用其中的無故障處理單元重構得到新的無故障VLSI陣列。針對此問題的重構算法研究已經相當廣泛和深入，例如冗余重構方法和降價重構方法等。目前該領域主要是偏向容錯及重構算法的研究:對于包含故障處理單元的VLSI陣列，構造相應的算法，以更多地利用沒有故障的處理單元構造出最大的處理器陣列，使該包含故障處理單元的VLSI陣列能夠正常使用。例如，以下文獻提出了相關算法，對陣列進行重構:1.C.P.Low, “An Efficient Reconfiguration Algorithm for Degradable VLSI/WSI Arrays，”IEEE Trans.Computers，vol.49，n0.6，pp.553-559，June 2000 ；2.Wu Jigangand T.SrikanthanZiReconfiguration Algorithms for Power Efficient VLSI subarrayswith 4-port Switches” IEEE Trans, on Computers,vol.55,n0.3,pp.243-253,MAR 2006.坐寸οVLSI陣列的溫度控制領域中，當處理單元溫度過高時，通常需要降低處理單元工作頻率或者停止處理單元工作，而這些無疑都降低了系統的性能，在實時性要求比較高的系統中這個問題尤為明顯。在現有的VLSI陣列的重構工作中，研究成果都是生成普通的邏輯陣列，并沒有考慮到溫度因素，到目前為止，現有技術主要是側重VLSI重構的研究，行業中還沒有出現對構造低溫子陣列研究的工作，在VLSI可重構陣列的溫度優化上也還沒有相關的研究成果。
發明內容
本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，能夠使得到的低溫陣列溫度最低，而溫度的降低將提高系統的處理速度，減小系統中的延遲，延長電路的使用壽命。本發明是通過以下技術方案實現的:所述方法首先使用貪心的選路方法對一個含有故障單元的VLSI陣列H按照從左到右的方式進行重構，得到一個最大無故障邏輯陣列MTA ;然后對最大無故障邏輯陣列MTA中的所有邏輯列進行溫度優化，得到新的低溫邏輯列，最后由所述新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA ；所述含有故障單元的VLSI陣列H中的故障包括硬故障和軟故障，所述硬故障是指VLSI芯片在加工制造或在使用中造成的不可修復的物理故障，軟故障是指處理單元超過其最大臨界工作溫度而導致的暫時故障。
所述貪心的列選路方法具體如下:首先假設R1, R2,…，Rm表示主陣列H中所有的m個物理行，邏輯陣列T中的任意一個邏輯列的重構都是從R1, R2,...，Rm的每一行獲得一個無故障處理單元，并且只能獲得一個無故障處理單元；且不同邏輯列不能共用同一處理單元；然后進行以下處理:(I)對于Ri行中的一個無故障處理單元u，Ri+1行中物理列號與u相差的絕對值不超過補償距離的處理單元被稱為Adj+(U)；所述補償距離是指能夠直接相連的處理單元所在的行的最大差值；在行的選路方式下，限定補償距離均為1，即:當且僅當I j-1| ( I時，第i物理行的無故障處理單元才能和第j物理行的無故障處理單元直接相連，該補償距離同樣適用于列選路方式；(2)根據從左到右的順序選擇后繼無故障處理單元來組成邏輯列，從而構建目標陣列；最終得到一個最大無故障邏輯陣列MTA。所述對最大無故障邏輯陣列MTA中的所有邏輯列進行溫度優化，得到新的低溫邏輯列具體包括以下步驟:(I)假設獲得的最大無故障邏輯陣列MTA中共有k條邏輯列，記為L1, L2，…Lk ;首先以最右邊邏輯列Lk為左邊界、以給定主陣列H每行最末端處理單元的右邊虛列為右邊界構成區域4[81，8^，所述區域々[81，8』是包含左邊界而不包含右邊界的區域；(2)在區域A[B1;Br)中，使用動態規劃策略得到一條溫度之和最低的邏輯列，記做低溫邏輯列Τκ，新生 成的所述低溫邏輯列Tk可以使用左邊界上的無故障單元，但不能包括右邊界；(3)以新生成的所述低溫邏輯列Tk為右邊界、以邏輯列Llri為左邊界構成新的區域A[B1; ，重復步驟⑵生成新的低溫邏輯列Tim ；(4)對所述最大無故障邏輯陣列MTA從右向左重復步驟(3)，直到所有k條邏輯列都被優化成k條新的低溫邏輯列，該k條新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA。所述動態規劃策略具體包括以下步驟:(I)在區域A[B1, Br)中，對于任意的低溫處理單元u e A[B1, Br)，將u到第i行的路徑溫度定義為C (u，Ri)，即整條列上各個低溫處理單元的溫度之和；所述c (u，Ri)滿足如下的約束條件:
權利要求
1.一種對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，其特征在于:所述方法首先使用貪心的選路方法對一個含有故障單元的VLSI陣列H按照從左到右的方式進行重構，得到一個最大無故障邏輯陣列MTA ;然后對最大無故障邏輯陣列MTA中的所有邏輯列進行溫度優化，得到新的低溫邏輯列，最后由所述新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA ； 所述含有故障單元的VLSI陣列H中的故障包括硬故障和軟故障，所述硬故障是指VLSI芯片在加工制造或在使用中造成的不可修復的物理故障，軟故障是指處理單元超過其最大臨界工作溫度而導致的暫時故障。
2.根據權利要求1所述的對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，其特征在于:所述貪心的列選路方法具體如下: 首先假設R1, R2,...，Rm表示主陣列H中所有的m個物理行，邏輯陣列T中的任意一個邏輯列的重構都是從R1, R2,...，Rm的每一行獲得一個無故障處理單元，并且只能獲得一個無故障處理單元；且不同邏輯列不能共用同一處理單元； 然后進行以下處理: (1)對于Ri行中的一個無故障處理單元u，Ri+1行中物理列號與u相差的絕對值不超過補償距離的處理單元被稱為Adj+(U)； 所述補償距離是指能夠直接相連的處理單元所在的行的最大差值；在行的選路方式下，限定補償距離均為1，即:當且僅當I j_i I < I時，第i物理行的無故障處理單元才能和第j物理行的無故障處理單元直接相連，該補償距離同樣適用于列選路方式； (2)根據從左到右的順序選擇后繼無故障處理單元來組成邏輯列，從而構建目標陣列；最終得到一個最大無故障邏輯陣列MTA。
3.根據權利要求2所述的對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，其特征在于:所述對最大無故障邏輯陣列MTA中的所有邏輯列進行溫度優化，得到新的低溫邏輯列具體包括以下步驟: (1)假設獲得的最大無故障邏輯陣列MTA中共有k條邏輯列，記為L1,L2,...Lk ;首先以最右邊邏輯列Lk為左邊界、以給定主陣列H每行最末端處理單元的右邊虛列為右邊界構成區域々[81，8^，所述區域4[81，8』是包含左邊界而不包含右邊界的區域； (2)在區域中，使用動態規劃策略得到一條溫度之和最低的邏輯列，記做低溫邏輯列Τκ，新生成的所述低溫邏輯列Tk可以使用左邊界上的無故障單元，但不能包括右邊界； (3)以新生成的所述低溫邏輯列Tk為右邊界、以邏輯列Llri為左邊界構成新的區域A[B1； ，重復步驟(2)生成新的低溫邏輯列Tih ； (4)對所述最大無故障邏輯陣列MTA從右向左重復步驟(3)，直到所有k條邏輯列都被優化成k條新的低溫邏輯列，該k條新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA。
4.根據權利要求3所述的對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，其特征在于:所述動態規劃策略具體包括以下步驟: (I)在區域A[B1;Br)中，對于任意的低溫處理單元u e △臥，8山將11到第1行的路徑溫度定義為c (u，R1)，即整條列上各個低溫處理單元的溫度之和； 所述c (u，Ri)滿足如下的約束條件:
5.根據權利要求4所述的對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，其特征在于:所述最后由所述新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA是指將得到的具有更低溫度特征的k條低溫邏輯列構成所需的最大低溫子陣列MLTA。
全文摘要
本發明提供了一種對可重構VLSI陣列構造低溫子陣列的方法，屬于VLSI陣列的溫度控制領域。所述方法首先使用貪心的選路方法對一個含有故障單元的VLSI陣列H按照從左到右的方式進行重構，得到一個最大無故障邏輯陣列MTA；然后將最大無故障邏輯陣列MTA中的所有邏輯列進行溫度優化，得到新的低溫邏輯列，由所述新的低溫邏輯列構成了最大低溫子陣列MLTA。本發明首次提出了重構低溫子陣列的概念，通過對由主陣列得到的最大無故障邏輯陣列MTA進行溫度的優化，使得重構以后的處理器陣列的溫度最低，提高了系統性能，降低了系統的溫度，延長了電路的使用壽命。
文檔編號G06F17/50GK103164551SQ20111041347
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者武繼剛, 孫學梅, 張晶, 孫寶山, 朱淵博 申請人:天津工業大學