WiNoC中拥塞感知及高效重传容错技术研究

摘要

无线片上网络作为一种新型片上多核架构的互连方案，具有低延时，低功耗，高吞吐率等优良特性。然而，无线路由器作为无线片上网络中无线通信的关键部件，担负着网络中无线数据的收发任务，若出现拥塞将会严重影响网络性能。此外，无线片上网络中的部件若出现故障，将会导致数据传输错误，大大降低系统的可靠性。因此，确保各部件正常工作是保证系统性能的根本。本文对无线片上网络中无线路由器可能出现的拥塞问题，以及无线片上网络中的容错方法进行了深入的研究。论文主要工作如下:
　　(1)针对无线片上网络中无线路由器可能出现的拥塞状况，本文设计了一种无线节点拥塞感知的低功耗无线片上网络。首先，该设计在无线接口内部添加微片计数单元与目的地址解析单元，动态感知各无线节点的拥塞信息与目的地址信息;其次，在网络全局添加拥塞判别单元，根据各无线收发对的拥塞程度进行优先级划分，设置具有最高通信优先级的无线收发对优先占用信道资源，进行数据通信，从而有效地缓解了无线节点的拥塞，保障了系统性能稳定性。同时，本文使用一种休眠机制，动态关闭竞争无线信道失败的无线接口中的某些部件。实验结果表明，本文方案在不同的数据包注入率下较对比对象，均较大地提高了吞吐率，降低了延时与功耗开销，有效地保证了网络性能。
　　(2)针对无线片上网络中数据传输错误的问题，本文设计了一种无线片上网络中数据高效重传的容错方案。在无线数据传输过程中，目的节点若检测到数据传输发生错误，则通过故障信号线将故障信息实时的反馈给源节点。源节点中即将备份重传的数据被设定为最高传送优先级，并通过设置相应的直通链路，高效地重传至目的节点，有效保证了容错效率。此外，对无线路由器的接收端进行了改进，添加相应的冗余buffer及mux，动态选择重传的无故障数据包写入本地路由器，避免了数据包重传乱序的情况。实验结果表明，本方案在不同的故障情形下较对比对象，数据吞吐率和延时等参数优势明显，有效地保证了网络的可靠性，提升了系统性能。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 片上网络概述

1．1．1 片上网络的研究背景

1．1．2 片上网络的发展

1．2 无线片上网络概述

1．2．1 无线片上网络的背景介绍

1．2．2 无线片上网络的研究基础

1．3．1 拥塞问题的介绍

1．3．2 故障问题的介绍

1．4 本文主要研究内容

1．5 论文结构

第二章 WiNoC通信架构及研究进展

2．1 WiNoC通倍架构

2．2．1 基准路由器架构

2．2．2 无线路由器架构

2．3 WiNoC的拥塞缓解方法

2．4 WiNoC的容错方法

2．5 本章小结

第三章 无线节点拥塞感知的低功耗WiNoC设计

3．1 问题的引入

3．2．1 拓扑结构设计

3．2．2 无线路由器架构设计

3．3 无线节点拥塞感知的低功耗WiNoC设计

3．3．1 CAU设计

3．3．2 CJU设计

3．3．3 SCU设计

3．4 实例分析

3．5 实验评估

3．5．1 网络性能

3．5．2 面积及功耗开销

3．6 本章小结

第四章 WiNoC中数据高效重传的容错设计

4．1 问题的引出

4．2 WiNoC通信架构设计

4．3 WiNoC中数据高效重传的容错设计

4．3．1 重传架构设计

4．3．2 直通链路设计

4．3．3 路由器接收端架构设计

4．4 实验分析

4．4．1 网络性能

4．4．2 面积及功耗开销

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文工作总结

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况