NoC中规则网格及非规则网格结构的路由方法研究

摘要

随着晶体管特征尺寸的不断减小，将出现单个芯片上数十甚至数百个处理器联合工作的超复杂电路系统。基于共享总线互连机制的片上系统(System-on-Chip，SoC)体系结构将会遇到无法逾越的障碍，随着系统通讯需求的不断复杂化、多样化，SoC还将面临互连线延迟、系统全局同步和设计效率等问题。为此，90年代末，一些研究机构借鉴和吸收了宏观通讯网络中的一些思想，提出了一种全新的互连架构一片上网络(Networks-on-Chip，NoC)，采用基于分组交换技术和分层的方法来代替传统的总线，实现处理单元和通讯架构的分离，从体系结构层次彻底解决了传统总线架构带来的一系列问题。
　　本文基于规则mesh结构与不规则mesh结构展开研究，介绍了NoC通讯的相关知识，并分别对规则mesh与不规则mesh上的路由进行了一些研究。
　　本论文的主要工作有如下几个方面：
　　(1)介绍了NoC产生的背景、NoC研究的关键问题以及NoC的目前国内外研究现状。此外，介绍了NoC的基本交换技术、虚通道技术等相关概念。
　　(2)在分析拐弯模型的基础上，提出了一种确定性的最短路径无死锁路由算法，该算法针对2D-mesh结构中的奇偶列分别采取不同的路由算法，减少了单个通道的拥塞度，从而减少了延迟。仿真结果表明，该方法能够有效地减少数据传输延迟，从而提高了片上网络的通信效率。
　　(3)针对不规则2D-mesh结构的NoC，提出一种绕过不规则大IP核的路由算法。该算法能够解决传统路由算法的传输延时长、容易拥塞等缺点。实验结果表明，该方法能够保证在不规则NoC中进行有效地通信，并且获得了较低的通信延时。

目录

文摘

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致谢

插图清单

第一章 绪论

1.1 NoC产生的背景

1.1.1 SoC面临的问题

1.1.2 NoC的特点

1.2 NoC的优势和所要考虑的问题

1.2.1 NoC的优势

1.2.2 NoC所要考虑的问题

1.3 NoC研究的关键问题

1.3.1 拓扑结构

1.3.2 路由问题

1.3.3 流控机制

1.3.4 服务质量

1.3.5 交换机制

1.3.6 资源网路接口

1.3.7 映射

1.3.8 性能分析

1.4 NoC国内外研究现状

1.4.1 国际研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5课题来源、创新点及文章结构安排

1.5.1 课题来源及创新点

1.5.2 文章大纲安排

第二章 片上网络的通信架构概述

2.1 NoC基本概念

2.2 NoC通讯节点模型

2.3 NoC基本交换技术

2.3.1 存储转发

2.3.2 电路交换

2.3.3 虚直通交换技术

2.3.4 虫孔交换技术

2.4 虚通道技术与死锁

2.5 NoC路由算法

2.6 NoC通信中的容错技术

2.6.1 软错误容错

2.6.2 硬故障容错

第三章 一种基于2D-MlESH的低延迟NOC路由算法设计

3.1 概述

3.2 NoC相关研究

3.3 通信路由算法

3.3.1 Turn Model模型

3.3.2 通信路由算法

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第四章 片上网络中不规则网格的路由通信方法

4.1 背景介绍

4.2 不规则路由模型

4.3 基于不规则大IP核的通信路由

4.4 实验结果

4.4.1 实验模型

4.4.2 实验结果

4.5 结束语

第五章 总结及展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间撰写的论文

研究生阶段参加的项目