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面向存算一体芯片的片上网络通信架构与数据流优化.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的片上网络通信架构与数据流优化
——从总线到片上网络的存算一体芯片通信架构演进
引言
存算一体芯片由一个或多个存算一体阵列、数字处理器、存储控制器和外围接口组成，这些模块之间的通信效率直接影响芯片的整体性能。随着存算一体芯片规模的增大——从单阵列到多阵列，再到多芯片级联——传统的总线架构在带宽、延迟和可扩展性方面面临瓶颈。片上网络（NoC）通过将数据包在路由器网络中传输，提供了更高的带宽、更低的延迟和更好的可扩展性。本文系统分析面向存算一体芯片的片上网络通信架构，探讨数据流优化策略。
存算一体芯片的通信需求
片内数据流
存算一体芯片的片内数据流包括：
1. 输入数据分发：将输入数据从芯片接口分发到多个存算一体阵列，需要广播或多播的通信模式。
2. 阵列间数据传输：在多层神经网络推理中，一个阵列的输出可能是另一个阵列的输入，需要在阵列之间传输中间结果。
3. 控制信息传输：处理器向各阵列发送控制指令，配置计算参数和调度计算任务。
通信模式分析
存算一体芯片的通信模式具有以下特征：
1. 空间局部性：相邻阵列之间的通信频率高于远距离阵列，具有空间局部性。
2. 时间局部性：同一阵列在连续计算任务中的通信模式相似，具有时间局部性。
3. 突发性：在计算任务启动和结束时，通信流量突发增大，需要处理峰值流量。
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