基于3D-MESH网络的高效OBLIVIOUS路由算法研究
发布时间：2021-01-07 14:20
随着半导体技术的飞速发展,未来集成系统将包含亿万个晶体管,由数百个IP核组成。而片上网络结构（Network-on-Chip,NoC）就可以很好容纳众多IP核,并且满足对通信和数据传输的要求。同时,伴随芯片上IP核数的增加,带来的芯片的面积、功耗不断增大等问题。因而近年来,随着三维集成电路的发展,三维片上网络（Three-dimensional network-on-chip,简称3D NoC）以其更短的全局互连、更高的封装密度、更小的体积等诸多优势,逐渐成为NoC领域的主要研究方向。3D NoC中最常见的拓扑结构就是3D-Mesh网络结构。因此研究设计3D-Mesh网络中无死锁的高效率的路由算法就有很重要的意义。网络吞吐率和传输延时是衡量互连网络性能的重要指标,一个理想的路由算法应当同时具有最大的网络吞吐率和最小的消息传输延时。路由算法主要分为自适应路由算法和确定性路由算法,自适应路由算法是消息在路由时可根据当前网络中路径的繁忙程度,自主选择路径通往目的节点,这不能满足最小的消息传输延时这一特性。同时它需要每个节点遍历整个网络,掌握整个网络的状态,这增加了路由器的复杂度,大大增加了成...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１典型的总线型Ｎｏｃ结构??
了将传统计算机网络技术移植到芯片设计上，取代传统总线结构，解决总线结构??带来的问题［２５］。片上网络是片上系统中一种全新的通信方式，可以定义为在单一??芯片上实现的基于网络通信的多处理器系统。图２－１是一个典型Ｎｏｃ结构。Ｎｏｃ??通常有两部分组成：计算子系统和网络通信子系统［２６］。其中计算子系统即５＾部??分，主要用来完成数据的处理和加工；网络通信子系统则用来连接各ＰＥ，从而??完成数据转发等路由功能。??：ＰＥ：零．．．．．丨?｜??ＰＥ?｜?ｊ?ＰＥ?ＰＥ??ＰＥ?ＰＥ?ＰＥ??图２－１典型的Ｎｏｃ结构??相较于总线结构，采用基于分组路由方式进行片上通信的Ｎｏｃ在片上网络??通信方式、功耗、基于重用的设计方法学上等多方面都有很大的优越性。在集成??电路发展到深亚纳米级别的今天，实现芯片上高速通信，研宄Ｎ〇ｃ上的设计技术??和方法都将是未来的主流趋势。??国际半导体技术路线图２００７年版中阐述了两个概念：分别是延伸摩尔定律??和超摩尔定律［２７］。它们从一定程度上预示了未来Ｎｏｃ的发展方向，其中延伸摩??７??
传统的拓扑结构主要包括２Ｄ?Ｎｏｃ上的Ｍｅｓｈ结构和Ｔｏｒｕｓ结构，环形互联??结构，以及胖树结构。其中，Ｍｅｓｈ和Ｔｏｍｓ在２ＤＮｏｃ中的结构，是非常规则的??拓扑结构。图２－２是一个４＊４的２Ｄ－Ｍｅｓｈ拓扑结构。Ｍｅｓｈ网络结构是２Ｄ?Ｎｏｃ??上最常用的拓扑结构，也是现在多核Ｓｏｃ屮采用的布局结构，在２Ｄ－Ｍｅｓｈ中两??个路由节点之间由通信信道连接，而每个路由节点又与一个资源节点相连接。图??２－３则是一个４＊４的２Ｄ－Ｔｏｒｕｓ拓扑结构，它是对Ｍｅｓｈ结构的一种改进。Ｔｏｍｓ拓??扑结构通过连接边节点，从而实现了边节点的复用。??ｍ?ｍ?ｍ?ｍ?ｍ．ｍ?ｍ??■?■?■?■?Ｂ?圔■?Ｂ??＼?：?、ｊ?暖?ｍ?■?■??■?Ｋ駿隨?■■?■?Ｅ??逾?＾?奋?＠??图?２－２?４ｘ４?的?２Ｄ－Ｍｅｓｈ?架构?图?２－３?４ｘ４?的?２Ｄ－Ｍｅｓｈ?架构??图２－４则展示了环形结构，它也是一种规则拓扑结构。在环形结构中，通信??节点处在正中心，资源节点则位于以正中心为圆心的圆环上。而相邻资源节点通??过通信信道相互通信，不相邻资源节点则可以通过中心节点实现通信。图２－５展??现了胖树的拓扑结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]“神威·太湖之光”及其应用系统[J]. 杨广文,赵文来,丁楠,段芳. 科学. 2017(03)
[2]一种基于Torus网络的高效随机Oblivious路由算法[J]. 任一曼. 软件工程. 2017(01)
[3]三维片上网络研究综述[J]. 张大坤,黄翠,宋国治. 软件学报. 2016(01)
[4]三维片上网络体系结构研究综述[J]. 李晨,马胜,王璐,郭阳. 计算机学报. 2016(09)
[5]三维众核片上处理器存储架构研究[J]. 李丽,张宇昂,傅玉祥,潘红兵,韩峰,郑维山. 南京大学学报(自然科学). 2014(03)
[6]仿生优化算法在片上网络映射的应用研究[J]. 胡伟,欧阳一鸣. 黄山学院学报. 2011(05)
[7]片上网络技术发展现状及趋势浅析[J]. 李丽,许居衍. 电子产品世界. 2009(01)
[8]在3D-Mesh网络中的两种路由研究[J]. 肖杰,梁家荣,徐霜,李银. 计算机工程与应用. 2008(17)
硕士论文
[1]基于Mesh网络的高效Oblivious路由算法研究[D]. 郭竟豪.天津工业大学 2016
[2]片上网络若干关键技术的研究[D]. 刘招山.厦门大学 2014
[3]三维片上网络的研究[D]. 范敬雯.南京邮电大学 2011
[4]片上网络路由算法的高性能硬件实现方法[D]. 张华.西安电子科技大学 2011
[5]片上网络拓扑结构的研究与分析[D]. 王辉.西安电子科技大学 2011
[6]Torus拓扑结构的三维片上网络研究[D]. 穆静.上海交通大学 2010
[7]格网网络的容错路由算法研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2006
本文编号：2962716
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１典型的总线型Ｎｏｃ结构??
了将传统计算机网络技术移植到芯片设计上，取代传统总线结构，解决总线结构??带来的问题［２５］。片上网络是片上系统中一种全新的通信方式，可以定义为在单一??芯片上实现的基于网络通信的多处理器系统。图２－１是一个典型Ｎｏｃ结构。Ｎｏｃ??通常有两部分组成：计算子系统和网络通信子系统［２６］。其中计算子系统即５＾部??分，主要用来完成数据的处理和加工；网络通信子系统则用来连接各ＰＥ，从而??完成数据转发等路由功能。??：ＰＥ：零．．．．．丨?｜??ＰＥ?｜?ｊ?ＰＥ?ＰＥ??ＰＥ?ＰＥ?ＰＥ??图２－１典型的Ｎｏｃ结构??相较于总线结构，采用基于分组路由方式进行片上通信的Ｎｏｃ在片上网络??通信方式、功耗、基于重用的设计方法学上等多方面都有很大的优越性。在集成??电路发展到深亚纳米级别的今天，实现芯片上高速通信，研宄Ｎ〇ｃ上的设计技术??和方法都将是未来的主流趋势。??国际半导体技术路线图２００７年版中阐述了两个概念：分别是延伸摩尔定律??和超摩尔定律［２７］。它们从一定程度上预示了未来Ｎｏｃ的发展方向，其中延伸摩??７??
传统的拓扑结构主要包括２Ｄ?Ｎｏｃ上的Ｍｅｓｈ结构和Ｔｏｒｕｓ结构，环形互联??结构，以及胖树结构。其中，Ｍｅｓｈ和Ｔｏｍｓ在２ＤＮｏｃ中的结构，是非常规则的??拓扑结构。图２－２是一个４＊４的２Ｄ－Ｍｅｓｈ拓扑结构。Ｍｅｓｈ网络结构是２Ｄ?Ｎｏｃ??上最常用的拓扑结构，也是现在多核Ｓｏｃ屮采用的布局结构，在２Ｄ－Ｍｅｓｈ中两??个路由节点之间由通信信道连接，而每个路由节点又与一个资源节点相连接。图??２－３则是一个４＊４的２Ｄ－Ｔｏｒｕｓ拓扑结构，它是对Ｍｅｓｈ结构的一种改进。Ｔｏｍｓ拓??扑结构通过连接边节点，从而实现了边节点的复用。??ｍ?ｍ?ｍ?ｍ?ｍ．ｍ?ｍ??■?■?■?■?Ｂ?圔■?Ｂ??＼?：?、ｊ?暖?ｍ?■?■??■?Ｋ駿隨?■■?■?Ｅ??逾?＾?奋?＠??图?２－２?４ｘ４?的?２Ｄ－Ｍｅｓｈ?架构?图?２－３?４ｘ４?的?２Ｄ－Ｍｅｓｈ?架构??图２－４则展示了环形结构，它也是一种规则拓扑结构。在环形结构中，通信??节点处在正中心，资源节点则位于以正中心为圆心的圆环上。而相邻资源节点通??过通信信道相互通信，不相邻资源节点则可以通过中心节点实现通信。图２－５展??现了胖树的拓扑结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]“神威·太湖之光”及其应用系统[J]. 杨广文,赵文来,丁楠,段芳. 科学. 2017(03)
[2]一种基于Torus网络的高效随机Oblivious路由算法[J]. 任一曼. 软件工程. 2017(01)
[3]三维片上网络研究综述[J]. 张大坤,黄翠,宋国治. 软件学报. 2016(01)
[4]三维片上网络体系结构研究综述[J]. 李晨,马胜,王璐,郭阳. 计算机学报. 2016(09)
[5]三维众核片上处理器存储架构研究[J]. 李丽,张宇昂,傅玉祥,潘红兵,韩峰,郑维山. 南京大学学报(自然科学). 2014(03)
[6]仿生优化算法在片上网络映射的应用研究[J]. 胡伟,欧阳一鸣. 黄山学院学报. 2011(05)
[7]片上网络技术发展现状及趋势浅析[J]. 李丽,许居衍. 电子产品世界. 2009(01)
[8]在3D-Mesh网络中的两种路由研究[J]. 肖杰,梁家荣,徐霜,李银. 计算机工程与应用. 2008(17)
硕士论文
[1]基于Mesh网络的高效Oblivious路由算法研究[D]. 郭竟豪.天津工业大学 2016
[2]片上网络若干关键技术的研究[D]. 刘招山.厦门大学 2014
[3]三维片上网络的研究[D]. 范敬雯.南京邮电大学 2011
[4]片上网络路由算法的高性能硬件实现方法[D]. 张华.西安电子科技大学 2011
[5]片上网络拓扑结构的研究与分析[D]. 王辉.西安电子科技大学 2011
[6]Torus拓扑结构的三维片上网络研究[D]. 穆静.上海交通大学 2010
[7]格网网络的容错路由算法研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2006
本文编号：2962716
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