片上网络虚通道分配算法研究

摘要

近年来，片上网络已逐渐成为学术界的研究热点。随着片上网络的发展，片上网络在面积资源等功耗方面的设计要求越来越严格，其片上通信对传输延迟比较敏感的特点尤为突出。虫孔路由算法具有对缓存空间要求少以及数据包延迟小的优点，在片上网络中得到了广泛的应用，但是在节点流量较大的情况下其本身的路由机制可能使得网络中出现队头阻塞的问题，导致时延增加，吞吐率下降。现有的虚通道技术将原有串行的缓冲资源并行化，有效地解决了队头阻塞的问题。然而如何分配虚通道才能在不需扩大芯片面积的情况下提高片上网络性能，成为NoC应用中需要考虑的问题。
　　本文研究了国内外片上网络虚通道技术的理论，通过分析片上网络虚通道流量控制的机制，提出了基于重定向模型的虚通道分配算法(RMoVCA)，设计了虚通道重定向模型，缓存因物理通道故障或节点错误而无法正常传输的数据包，并等待数据包重定向。该分配算法不仅解决了队头阻塞的问题，还提高了吞吐率，增强了容错性。仿真结果证明，RMoVCA较传统虚通道均匀分配算法的网络性能提高了12％。通过对片上网络通信模型的分析，提出了基于遗传模拟退火算法的虚通道分配算法(GSAoVCA)，利用遗传算法对初始种群进行遗传操作，并由模拟退火算法控制搜索，获得虚通道分配的最优方案，从而优化了虚通道资源分配，提高了片上网络性能。仿真结果表明，GSAoVCA比遗传算法虚通道分配(GAoVCA)和均匀算法虚通道分配(UniformVCA)的网络性能分别提高了18.9％、64.6％。
　　本文提出的两种虚通道分配算法在性能上都有了较大的提高，下一步的研究工作将继续向片上网络的缓冲区分配以及交换节点设计等方向展开，从而不断优化片上网络性能。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究现状

1.3 本文工作

1.4 论文结构

第二章 NoC 相关技术研究

2.1 NoC 基本结构及拓扑形式

2.2 NoC 通信机制和服务质量

2.3 虚通道技术

2.4 本章小结

第三章 基于重定向模型的虚通道分配算法

3.1 虚通道流控机制分析

3.2 基于重定向模型的虚通道分配算法设计

3.3 虫孔路由改进算法设计

3.4 仿真与实验结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于遗传模拟退火算法的虚通道分配算法

4.1 片上网络通信模型分析

4.2 遗传模拟退火算法分析

4.3 基于遗传模拟退火算法的虚通道分配算法设计

4.4 仿真与实验结果分析

4.5 本章小结

第五章 结束语

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

研究成果