集成电路的飞速发展使得单芯片上晶体管密度和工作频率变得越来越高,而多核技术的快速发展使得单芯片上集成的核的数目在日益增多,3D NoC被视为高效的多核互联途径。随着晶体管密度和工作频率的变高,芯片的功耗和热量耗散的难题也越发凸显。因此,3D NoC温度管理方法已经成为学术界的研究热点。本文以8*8*4的3D NoC为背景,利用网络节点的温度信息,研究了一种基于3D NoC的温度预测方法,频率调节方法以及温度自适应路由方法,它们对3D NoC的温度管理具有重要意义。本文的主要工作和创新点如下:1.提出了一种温度预测方法。根据3D NoC的散热特点,应用传热学中的一维稳态热传导的原理,抽取计算出相应的导热参数R、C值,建立了其温度预测模型。该温度预测方法具有实施性强,操作简单,低开销,高精度的特点。实验结果表明,该温度预测方法最大的绝对误差值不超过0.15℃,而平均绝对误差只有0.08134℃。与其他温度预测方法相比,使平均绝对误差降低了45.77%。2.提出了一种柱状式的频率调节方法。为了充分利用3D NoC的散热通路,将调节区域划分为柱状,当柱状区域内部节点温度超过频率调整预设值时,就降低该区域内所有节点的工作频率,防止温度过高而对芯片造成损坏。由于调整后网络节点处于不同的时钟,本文还设计了用于通信的异步FIFO。实验结果表明,进行频率调整前后的峰值温度差值最大为12.394℃,而性能只下降了2.21%。与同类频率调节方法相比,使峰值温度的下降数值提高了19.7%。3.提出了一种温度自适应的路由方法。该路由方法根据网络中源节点和目的节点的相对位置产生传输方向,再结合路由器的温度信息选择下一跳温度最低的方向。由于该方法是一种最短路径的路由方法,简化了无死锁的设计。实验结果表明,该方法能够最大限度的平均网络中每个路由器的温度和较低的网络延时,相对于相同条件下XYZ路由方法,平均温度下降了0.342℃,平均温度标准差下降了21.8%,网络平均延时下降了96%。4.在Access Noxim实验平台上实现了上述温度管理方法。首先研究分析了Access Noxim实验平台,在剖析其代码结构的基础上,设计并验证了上述温度预测方法、频率调整方法和温度自适应路由方法。通过观察实验平台运行的温度变化和开销数据,对比说明所提出方法的有效性。