网络处理器中IX总线的研究与设计

摘要

近年来，网络处理器技术已越来越多的受到业界的关注，它的出现被认为将给通信半导体工业的发展带来一场革命，因而正逐渐成为推动下一代网络技术发展的核心力量。目前，市场已经接受了NP贡献给网络设备的价值，国内外的许多公司和大学也纷纷投入力量进行相关研究。 本文以预先研究项目--高性能网络处理器的研究与设计为背景，以IXP1200网络处理器为研究对象，深入分析了网络处理器体系结构及特性，在此基础上重点研究了IXP1200内部特有模块IX总线接口单元。本文对该单元的结构和传输特性进行研究，分析了IXP1200内部数据传输特性以及IXP1200之间的通信机制；提取了IX总线模块的版图，分析了该模块的电路，并对其进行仿真验证。此外，本文还结合其他总线方式分析了片上总线的利弊。 随着半导体工艺技术的持续发展，总线结构表现出了一定的缺点，于是出现了新的片上互连结构--片上网络，其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来，从体系结构上彻底解决总线架构带来的问题。因此，本文在研究IX总线的同时，依托国家863项目--多核处理器共享存储器互连技术，对新型的片上互连体系结构--片上网络(NetworkonChip)进行了相关研究。 本文在深入理解片上总线结构缺点的基础上，基于对片上通讯特点的分析，首先研究了NoC的体系结构，接着将研究重点放在了解决片上网络的路由方式上，并与蚁群算法相结合，提出了一种用于NoC的蚁群路由算法。论文讨论了其中涉及到的参数，并对其进行了相关的实验模拟。仿真结果表明，该算法可以很好的用在NoC中，完成节点之间的通信。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1网络设备的发展

1.1.2总线技术的发展

1.1.3片上通讯方式的演变

1.2课题主要研究工作

1.3论文的组织结构

第二章网络处理器技术

2.1网络处理器概述

2.1.1网络处理器的体系结构

2.1.2网络处理器的技术特点

2.1.3网络处理器的应用

2.2 IXP1200网络处理器

2.2.1 IXP1200的体系结构

2.2.2 IXP1200的主要特性

2.3国内外研究现状

2.4本章小结

第三章IX总线接口单元的研究与分析

3.1IX总线接口单元的结构设计

3.2 IX总线数据传输分析

3.2.1 IXP1200内部数据流

3.2.2 IX总线与外部MAC之间的数据传输

3.2.3不同IXP1200之间的通信

3.3 IX总线版图分析

3.3.1 IX总线版图提取

3.3.2 IX总线电路分析

3.4其他总线标准

3.4.1 CoreConnect总线

3.4.2 AMBA总线

3.4.3 WISHBONE总线

3.5总线结构的利弊

3.6本章小结

第四章片上网络的蚁群路由算法研究

4.1片上网络的出现

4.2 NoC体系结构

4.2.1基本结构

4.2.2拓扑结构

4.2.3通讯协议

4.3网络路由技术

4.3.1路由分类

4.3.2最佳路由的度量

4.4蚁群算法概述

4.4.1蚁群算法原理

4.4.2蚁群算法的优点及应用

4.5 NoC的蚁群路由算法设计

4.5.1数学建模

4.5.2算法设计

4.6仿真验证

4.6.1参数的选择

4.6.2路由算法实验

4.7本章小结

第五章结束语

致谢

参考文献

研究成果