一种旁路机制下的低功耗片上网络功率门控设计

来源：电子与信息学报杂志2024年第8期北京时间：

作者：欧阳一鸣, 陈志远, 徐冬雨, 梁华国

单位：合肥工业大学计算机与信息学院 合肥 230601

摘要：随着技术尺寸的缩小，静态功耗在片上网络 (NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术，将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而，传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟，盈亏平衡时间等问题。为了解决上述问题，该文提出代替功率门控路由器进行数据包传输的分区旁路传输机制 (PBTI)，并基于该旁路机制设计了低延迟低功耗的功率门控方案。PBTI使用相互独立的旁路分别处理东西方向传输的数据包，并在旁路内部使用公共的缓冲区以提高缓冲区利用率。PBTI可以在路由器断电时实现数据包的注入、传输和弹出。即使网络中所有的路由器均处于功率门控状态，数据包也可以从源节点传输到目的节点。当流量增大超过PBTI的传输能力时，路由器以列为单位进行统一的唤醒。实验结果表明，与不使用功率门控的NoC相比，所提方案降低了83.4%的静态功耗和17.2%的数据包延迟，同时只额外增加了6.2%的面积开销。相较于常规的功率门控方案该文功率门控设计实现了更低的功耗和延迟，具有显著的优势。

关键词：片上网络, 功率门控, 旁路, 静态功耗

基金资助：国家自然科学基金(62374049)