[发明专利]基于改进天牛须算法的异构三维片上网络的布图优化方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.一种基于改进天牛须算法的异构三维片上网络的布图优化方法，其特征在于，包括：

网络层划分：将片上网络所有任务映射到不同的IP核，并根据所有IP核的功能和种类，将所有IP核划分到异构三维片上网络的不同网络层；

布图方案优化：采用二叉树编码方式对每个网络层的IP核进行布图编码，并采用天牛须算法求解每个网络层上IP核的最优布图方案；其中，求解最优布图方案所采用的目标函数，其变量包括布图方案的芯片面积、通信链路和温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，映射到IP核上的片上网络任务，可以是计算任务或通信任务。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择红黑树编码方式对每个网络层的IP核进行布图编码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求解最优布图方案所采用的目标函数表达式为：

Cost＝α·A+β·m+γ·T；

式中，Cost代表完成布图方案所需的成本，作为目标函数值；A、m和T分别代表布图方案对应到芯片上的芯片面积、总的链路长度和温度，α、β和γ分别代表平衡面积、链路长度和温度的系数；

其中，温度T的计算式为：

式中，P_avg表示芯片单位面积上的功率密度，S为热流传导面积，k是芯片材料的热传导率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，目标函数还包括每个IP核的温度约束：T_i≤T_max；其中，T_i代表任意的IP核，T_max为IP核的温度阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用天牛须算法求解每个网络层上IP核的最优布图方案的过程为：

A1，初始化：设置天牛须算法中的左右两须距离d、步长δ和迭代次数；随机初始化一个布图方案，使用其IP核序列表示天牛初始的质心坐标x⁰；设置适应度函数，即目标函数；

A2，将天牛初始的质心坐标作为天牛最优位置x_bst，计算天牛当前最优位置对应布图方案的目标函数值，记为最优目标函数值f_bst，

A3，生成一个随机向量dir，且满足dir＝rands(n,1)，将dir归一化可表示为dir＝dir/norm(dir)，并根据公式(2)搜索两须位置；

A4，分别计算左右须适应度值fleft＝f(x_l)，fright＝f(x_r)；

A5，更新下一步位置x^t+1：若fleft＜fright，天牛向左须方向前进δ，即x^t+1＝x^t+δ^t·normal(x_l-x_r)；若fleft＞fright，天牛向右须方向前进δ，即x^t+1＝x^t-δ·normal(x_l-x_r)；

A6，更新步长δ和两须间的距离d：δ^t+1＝0.95δ^t，d^t+1＝0.95d^t+0.01；

A7，判断位置x^t+1对应的布图序列是否能编码成红黑树，若是则执行步骤A8，否则修正位置x^t+1对应的布图序列，同步根据修正得到的布图序列修正位置x^t+1，重复本步骤A7；

A8，判断当前目标函数值f(x^t+1)是否小于当前最优目标函数值f_bst：若小于则将天牛最优位置x_bst更新为x^t+1，最优目标函数值f_bst更新为f(x^t+1)；否则，按照概率将天牛最优位置x_bst更新为x^t+1，最优目标函数值f_bst更新为f(x^t+1)；

A9，判断是否达到停止条件，若未达到，执行A3；否则执行A10；

A10，输出最优位置x_bst，得到对应的最优布图方案。