WiNoC中拥塞控制及链路容错技术研究
发布时间：2020-11-16 06:10
无线片上网络是片上多核系统中一种新颖的设计架构,它采用了兼容CMOS的无线新兴技术,提供了可扩展、高能效和低延时的网络。无线片上网络已经成为一个很有应用前景的互连方式,通过路由器集成的无线接口,实现了高效的长距离单跳通信。无线路由器作为网络中无线通信的核心组件,承担了大量的数据流量,若出现拥塞,将对网络性能造成严重影响。同时,由于现阶段无线集成技术不成熟,无线片上网络系统容易受到高故障率影响,网络可靠性面临挑战。因此,一个具有拥塞控制和容错性的网络,对系统可靠性的提升有很大帮助。本文对无线片上网络中拥塞问题和链路容错方法进行了深入研究。(1)对于无线片上网络中无线路由器易出现的拥塞问题,本文提出一种协同拥塞控制的路由器(C~3WR)设计方案。该设计针对无线接口接收端缓冲区拥塞,首先通过无线输入端口与本地其他输入端口缓冲区级联的方式,为拥塞的数据提供多路径传输,其次提出WCC算法分流数据包缓解无线接收端拥塞。针对无线接口发送端缓冲区拥塞,采用动态路由策略,降低对拥塞无线路由器的流量注入率。实验结果表明,在不同注入率下相较于对比对象,本文方案较大地提高了网络吞吐量,有效地降低了网络延时。该方案以协同拥塞控制的方式均衡网络流量分布,保证了系统的性能又充分利用了可用资源。(2)对于无线片上网络中链路故障的问题,本文提出了一种新颖的基于故障区域感知的容错路由算法。该算法基于一种新颖的区域故障程度的传递模式。本文方案将拥塞控制方法融入到容错路由算法里,以缓解由故障带来的拥塞问题,平衡网络负载;同时结合两跳感知路由算法的优势,取得了性能与开销之间很好的权衡。实验结果表明,相较对比对象,本文方案在面积增加的可接受范围内,取得了很好的性能,新提出的路由算法使系统的鲁棒性得到了显着增强。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN47
【部分图文】：
图 1. 1 通用处理器时钟频率和片上处理内核数量随时间变化趋势线[8]Fig 1.1 General purpose processor clock frequency and number of on-chip processingcores over time and their estimated trend-line图 1.1 表明为了满足应用程序的需求，核心的数量呈指数增长。基于总系统不具有可扩展性，无法容纳芯片上的大量内核。未来的多核处理器展性较强，可模块化的片上通信结构，并且能够高能效地提供数百到数(处理内核和高速缓存）所需的性能。因此，片上网络(Network-on-Chip，出引起了学术界和工业界的关注[4]。片上网络是一种支持将数百个核连芯片上的架构，它设计了独立可伸缩的互连结构，支持内核之间高速通究学者认为是一种很有前景的互联方式。Tilera 的 64 核 TILE64[5]，英0 核 Polaris[6]，英特尔的 48 核单芯片(Single-chip Cloud Computer ，SC机[7]就是基于 NoC 多核芯片的例子。2 片上网络发展历程
图 1. 2 mesh 结构的 NoCFig 1.2 mesh NoC络中存在的问题C 的拓扑主要是 2D-mesh 或圆环结构。随着杂性导致了高延迟和高能耗，显着影响了 题主要包括能耗、延时和金属互连的限制。理核心数量的增加，提高了网络流量，但也率会增加能耗，因此可以通过降低网络时钟通信过程并且损害性能。除了降低时钟频率的片上组件来降低能耗。但由于关闭的片上带来额外的唤醒延迟[11]。另一种低功耗技术ltage and frequency scaling，DVFS)。DVFS 通
第二章 WiNoC 通信架构及研究进展本章介绍了 WiNoC 的基础知识，包括 WiNoC 的通信架构，路由器架构，以及在 WiNoC 中关键问题的解决方案，其中包含了网络的拥塞与故障问题，还有一些目前的研究进展。通过对这些基础知识的了解与分析，有利于深入探讨WiNoC 的关键问题与发展方向。2.1 WiNoC 拓扑WiNoC 的拓扑结构定义了网络中各节点的物理布局与通信方法，对系统的吞吐量、延时、功耗、面积和容错性起到了至关重要的作用，也影响路由策略。对于不同流量模型和应用的特殊需求，利用不同拓扑结构中的特点，采用适宜的拓扑结构，对提升网络性能和保持系统的鲁棒性有很大的帮助。在 WiNoC 中，拓扑可以是纯无线连接的，也可以是有线连接与无线连接混合使用的。目前研究学者使用的 WiNoC 拓扑有：McWiNoC 拓扑、WCube 拓扑、基于小世界的 WiNoC拓扑、iWISE 拓扑和基于 2D-mesh 的混合 WiNoC 拓扑等，如图 2.1。
【参考文献】
本文编号：2885714
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN47
【部分图文】：
图 1. 1 通用处理器时钟频率和片上处理内核数量随时间变化趋势线[8]Fig 1.1 General purpose processor clock frequency and number of on-chip processingcores over time and their estimated trend-line图 1.1 表明为了满足应用程序的需求，核心的数量呈指数增长。基于总系统不具有可扩展性，无法容纳芯片上的大量内核。未来的多核处理器展性较强，可模块化的片上通信结构，并且能够高能效地提供数百到数(处理内核和高速缓存）所需的性能。因此，片上网络(Network-on-Chip，出引起了学术界和工业界的关注[4]。片上网络是一种支持将数百个核连芯片上的架构，它设计了独立可伸缩的互连结构，支持内核之间高速通究学者认为是一种很有前景的互联方式。Tilera 的 64 核 TILE64[5]，英0 核 Polaris[6]，英特尔的 48 核单芯片(Single-chip Cloud Computer ，SC机[7]就是基于 NoC 多核芯片的例子。2 片上网络发展历程
图 1. 2 mesh 结构的 NoCFig 1.2 mesh NoC络中存在的问题C 的拓扑主要是 2D-mesh 或圆环结构。随着杂性导致了高延迟和高能耗，显着影响了 题主要包括能耗、延时和金属互连的限制。理核心数量的增加，提高了网络流量，但也率会增加能耗，因此可以通过降低网络时钟通信过程并且损害性能。除了降低时钟频率的片上组件来降低能耗。但由于关闭的片上带来额外的唤醒延迟[11]。另一种低功耗技术ltage and frequency scaling，DVFS)。DVFS 通
第二章 WiNoC 通信架构及研究进展本章介绍了 WiNoC 的基础知识，包括 WiNoC 的通信架构，路由器架构，以及在 WiNoC 中关键问题的解决方案，其中包含了网络的拥塞与故障问题，还有一些目前的研究进展。通过对这些基础知识的了解与分析，有利于深入探讨WiNoC 的关键问题与发展方向。2.1 WiNoC 拓扑WiNoC 的拓扑结构定义了网络中各节点的物理布局与通信方法，对系统的吞吐量、延时、功耗、面积和容错性起到了至关重要的作用，也影响路由策略。对于不同流量模型和应用的特殊需求，利用不同拓扑结构中的特点，采用适宜的拓扑结构，对提升网络性能和保持系统的鲁棒性有很大的帮助。在 WiNoC 中，拓扑可以是纯无线连接的，也可以是有线连接与无线连接混合使用的。目前研究学者使用的 WiNoC 拓扑有：McWiNoC 拓扑、WCube 拓扑、基于小世界的 WiNoC拓扑、iWISE 拓扑和基于 2D-mesh 的混合 WiNoC 拓扑等，如图 2.1。
【参考文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 党少华;不确定环境下系统可靠性分析[D];上海师范大学;2013年
本文编号：2885714
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2885714.html
