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异构多核片上网络结构及通讯机制的优化与实现

发布时间:2019-01-25 09:40
【摘要】:随着半导体技术的发展,SoC的集成度越来越高,所实现的功能也越来越复杂,基于总线的SoC设计方法已经很难满足系统的工作需求。片上网络(NoC,Network on a Chip)作为的全新的通讯架构正在逐渐取代总线成为主流的SoC设计方法。相较于总线,NoC具有更高的通讯并行度、更好的可拓展性以及更便捷的通讯机制(全局异步-局部同步)。越来越多的学者及研究机构对其展开了深入的研究,他们研究热点主要集中在网络的拓扑结构、路由算法、交换方式和流控技术几个方面,在保证NoC能提供最基本的通讯服务同时,要求网络具有更高的通讯效率和更低的功耗。本文研究了一款应用于异构多核系统中的“电路交换”NoC,虽然该网络能够很好的提供任务执行过程中的通讯服务,但是仍存在一些通讯效率不高的情况,影响了系统的工作速度。为了进一步提升系统的性能,本文通过实验和理论分析通讯效率不高的起因,并分别从网路结构和通讯机制方面给出提升通讯效率的优化方案:1.设计并实现两种新型双端口网络,“同一维序”双端口网络和“对角线”双端口网络。这两种网络中的资源节点可以同时接收或发送两路数据,一方面能够让资源节点使用流模式进行工作,另一方面可以对大规模数据进行分段传输;2.设计并实现两种兼容多播的“电路交换”网络,分别使用XY路由算法和UP DOWN路由算法,两种网络均可以采用“电路交换”的方式通过一次通讯完成“单源多目的”的通讯任务。在完成优化设计的基础上设计不同的实验条件对其进行测试,通过实验结果对不同的网络进行性能对比和分析,证明优化设计能够大幅提升网络的通讯效率,实现了优化目标。
[Abstract]:With the development of semiconductor technology, the integration of SoC is becoming more and more high, and the functions realized are becoming more and more complex. The design method of SoC based on bus is difficult to meet the requirement of the system. Network on-chip (NoC,Network on a Chip) as a new communication architecture is gradually replacing bus as the mainstream SoC design method. Compared with bus, NoC has higher communication parallelism, better scalability and more convenient communication mechanism (global asynchronous-local synchronization). More and more scholars and research institutions have carried out in-depth research on it. Their research focuses on the topology, routing algorithm, switching mode and flow control technology of the network. In order to ensure that NoC can provide the most basic communication service, the network is required to have higher communication efficiency and lower power consumption. In this paper, we study a "circuit-switched" NoC, used in heterogeneous multi-core systems. Although the network can provide communication services in the process of task execution, there are still some cases where communication efficiency is not high. It affects the working speed of the system. In order to further improve the performance of the system, this paper analyzes the causes of the low communication efficiency through experiments and theories, and gives the optimization scheme of improving the communication efficiency from the aspects of network structure and communication mechanism: 1. The design and implementation of two new types of double-port network, "the same dimension order" double-port network and "diagonal" double-port network. The resource nodes in these two networks can receive or send two channels of data at the same time. On the one hand, the resource nodes can work in flow mode, on the other hand, they can transmit large-scale data in segments. 2. This paper designs and implements two compatible multicast "circuit switching" networks, which use XY routing algorithm and UP DOWN routing algorithm respectively. Both networks can use "circuit switching" to complete the "single source and multi-purpose" communication task through a single communication. On the basis of completing the optimization design, different experimental conditions are designed to test it, and the performance of different networks is compared and analyzed through the experimental results. It is proved that the optimization design can greatly improve the communication efficiency of the network and achieve the optimization goal.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN47

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本文编号:2415019

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