可重构操作系统中ENoC构架路由节点的设计与实现

摘要

可重构操作系统是目前可重构领域的一个研究热点，因为它能够充分发挥部分可重构的高性能和可编程能力。任务间实时通信是可重构操作系统的关键部分。据此，本文提出了一种增强型片上网络的可重构通信构架以支持动态任务间的实时通信，主要包括以下内容：
　　 首先分析现有的可重构计算平台，提出了增强型片上网络构架ENoC，并在此构架基础上研究了任务间通信的路由算法，采用基于e-cube的容错虫洞路由技术，能够较好的完成拓扑结构实时变化下的任务间的实时通信任务。
　　 其次设计了ENoC通信构架的路由器，此路由器采用电路交换和虫洞交换相结合的方式来实现，通过由虫洞路由模块为电路交换模块建立合适的物理通道，使网络的带宽和利用率达到了较高水平。
　　 再次结合标准的AMBA-AHB总线协议，设计了ENoC中处理单元与路由器间的网络接口，不仅较好的完成了网络接口的功能，而且使系统的整合更加容易，处理单元的集成更加方便。
　　 最后利用硬件描述语言对本论文中的设计进行仿真，并通过Smic0.13工艺库综合可知，包含了五个32bits的输入输出端口的路由器的工作频率可达到100MHz，带宽为16Gbps，可见ENoC是一种较好通信构架，能够满足当前大数据量的计算任务。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表

声明

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2研究现状

1.3研究内容和研究意义

1.3.1研究内容

1.3.2研究意义

第二章 可重构计算系统任务间通信构架模型

2.1任务间通信的关键技术

2.1.1通信协议

2.1.2拓扑结构

2.1.3包交换技术

2.2虚通道技术

2.2.1虫洞路由中引入虚通道

2.2.2头阻塞问题

2.3路由算法

2.3.1确定性路由

2.3.2自适应路由

2.4本论文中的通信构架及任务间通信路由算法

2.4.1通信构架

2.4.2 ENoC中任务模型

2.4.3 ENoC中任务间通信路由算法

2.5本章小结

第三章ENoC路由节点设计

3.1路由器综述

3.1.1建立电路交换链

3.1.2可重构的电路交换链

3.2 ENoC路由器中的虫洞路由模块

3.2.1分片通过WH模块的流程

3.2.2虫洞路由WH模块

3.2.3建立包传输

3.3 ENoC路由器中的电路交换架构

3.3.1 Input_buffer_table设计

3.3.2 Input_direction_table设计

3.4 ENoC路由器的架构

3.5包格式

3.6本章小结

第四章基于AMBA片上总线协议的网络接口设计

4.1 ENoC地址分配

4.2 NI功能

4.3 AMBA-AHB系统总线

4.3.1 AMBA总线概述

4.3.2 AHB系统概述

4.3.3 AHB传输协议

4.4输入输出端口详细描述

4.5网络接口设计

4.5.1 Fetch模块构架

4.5.2 Convey模块构架

4.6内部握手

4.7本章小结

第五章仿真结果分析

5.1虫洞路由模块仿真

5.2电路交换模块仿真

5.3网络接口仿真

5.4综合报告

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果