NoC最差情形性能分析及优化设计技术研究

摘要

随着片上网络这一技术日渐成熟，必将推动其在产业界的发展。性能指标评估一直是片上网络研究的热点问题，相比于平均性能广泛研究，最差情形下性能分析越来越得到重视，这将为片上网络设计提供性能边界保证。利用网络演算工具去评估片上网络的性能边界，这也是学术界研究的一大热点问题。本篇文章利用网络演算工具，以节点拆分路由算法多路径路由模型平台为基础，重点研究了以优化延迟上界和积压上界为性能参数指标的设计方案。其中，关于如何优化冲突模型中的切割点问题，如何去建立有效的网络冲突监测机制，实时调整业务流拆分路径在本文的后续章节得到详细介绍。主要研究点包括以下几个方面:
　　(1)网络演算分析优化模型
　　使用网络演算推导延迟上界的既有工作中，通过切割、化简等步骤分析业务流冲突，求得目标流的等价服务曲线，进一步求得最差条件下的延迟上界和积压上界。但是模型存在问题是计算结果精度不高，与仿真结果对比不够紧凑。本文以交叉冲突模型的切割点优化选择为出发点，通过公式推导演算，确定切割点选择判断条件。通过实验对比优化算法和原算法在延迟上界的差异，平均优化在10％左右。
　　(2)动态冲突矩阵优化模型
　　为了均衡片上网络负载，已有工作中使用冲突矩阵计算节点拆分参数，指导目标业务流进行多路径拆分，均衡负载降低网络拥塞。但是存在问题是配置过程是静态的，只是在系统复位的时候设定预值，一旦网络业务流冲突发生变化，静态配置过程无法应对。本文提出动态冲突矩阵的设计方案，可以实时路径调整，进而降低网络拥塞程度。平均延迟和最大延迟优化可达30％左右。
　　(3)虫孔路由硬件仿真模型
　　分析平台的业务流配置采用漏桶发包模型，为了可以和分析平台在相同实验环境下做分析仿真对比实验，搭建基于虫孔路由方式仿真平台。该平台以微片为基本传输数据单位，利用冲突矩阵计算节点拆分，离线配置节点拆分比信息。片上网络仿真平台模型的基本设计单位为路由节点，节点模块内部又包含译码器，仲裁器，输入状态机，交叉开关等设计模块。