面向空间环境的片上网络数据可靠性问题研究
发布时间：2022-12-17 17:29
随着芯片特征尺寸的减小和系统复杂度的增加,集成多个处理器核的片上系统越来越受到开发设计人员的关注。科学计算、图像处理、军事雷达、气象观测等应用需求不断推动高密度计算的发展,而传统总线架构的片上系统因扩展性差、并行度低等种种原因,成为高性能高密度计算多核系统发展的限制因素,片上网络的提出有效提高片上系统的性能,具有可复用性、可扩展性、可预期性和可容错性等优良特性,使其成为多核系统中主要的通信互联结构。然而由于空间环境各种宇宙射线、地球磁场的干扰,航天器件特别是核间通信的可靠性面临严重威胁,尤其是瞬时故障严重破坏通信数据的可靠性和控制的稳定性,随时可能造成系统运行出错甚至宕机。在现有目标多核系统中,作为核间通信的片上网络,没有有效的容错机制,时刻面临瞬时故障的威胁,无法满足面对空间环境的可靠性要求。因此,本文针对面向空间环境的片上网络数据可靠性问题展开研究,主要工作如下:首先,分析目标多核系统算力与通信关系、通信层通信特征和系统通信特征,根据通信事务的划分和事务量级的差异,有针对有区别地提出适合状态网络、配置网络和数据网络的可靠性设计思想,并通过建立响应模型、功耗模型、延迟模型,分析该设计...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 片上网络的提出
1.2 可靠性研究内容
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题来源
1.5 论文主要内容与组织结构
第2章 片上网络瞬时故障容错机制
2.1 目标多核系统通信特征
2.1.1 系统算力与通信关系
2.1.2 系统通信特征
2.2 瞬时故障容错机制
2.2.1 通信可靠性分析
2.2.2 冗余容错技术
2.2.3 编码容错机制
2.2.4 差错控制编码
2.3 本章小结
第3章 可靠性设计思想与评估模型
3.1 设计依据与思想
3.2 网络性能评估模型
3.2.1 响应模型
3.2.2 功耗模型
3.2.3 延迟模型
3.3 本章小节
第4章 片上网络可靠性设计
4.1 状态网络可靠性设计
4.2 配置网络可靠性设计
4.3 数据网络可靠性设计
4.3.1 端到端检纠错重传机制
4.3.2 输入控制器
4.3.3 优先级控制器
4.3.4 路由器
4.3.5 仲裁器
4.3.6 交叉开关
4.3.7 输出控制器
4.3.8 差错编/解码器
4.4 本章小结
第5章 硬件原型验证与分析
5.1 协议逻辑容错期望的验证内容
5.2 量化验证所需参数
5.3 状态网络容错验证
5.4 配置网络容错验证
5.5 数据网络容错验证
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]端口故障粒度划分的虚通道动态分配式容错路由器设计[J]. 杭彦希,徐金甫,南龙梅,郭朋飞. 计算机应用. 2017(06)
[2]基于片上网络的容错通信方法[J]. 欧阳一鸣,郭凯,梁华国. 电信科学. 2010(07)
[3]mesh优先级容错路由[J]. 刘家俊,顾华玺,王长山. 计算机工程与应用. 2009(04)
[4]用于片上网络的容错通信算法[J]. 张磊,李华伟,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2007(04)
[5]片上网络的低功耗自适应数据保护[J]. 周文彪,张岩,毛志刚. 计算机工程. 2006(22)
博士论文
[1]基于QoS保证的2D-mesh片上网络延时评价与性能优化研究[D]. 李洋.吉林大学 2015
[2]带冗余核的NoC众核系统容错技术研究[D]. 吴子旭.哈尔滨工业大学 2015
[3]面向瞬时故障的可配置容错技术研究[D]. 李建立.国防科学技术大学 2013
[4]SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D]. 王忠明.清华大学 2011
硕士论文
[1]异构多核片上网络布局优化研究与实现[D]. 钱庆松.合肥工业大学 2017
[2]支持混合计算模式的异构多核系统若干关键技术的研究[D]. 李浩洋.合肥工业大学 2017
[3]基于检错重传的NoC容错路由设计[D]. 侯国伟.中国航天科技集团公司第一研究院 2016
[4]基于NoC的片上互连模型分析与设计[D]. 陈平.西安电子科技大学 2014
[5]基于OpenMP的多核多线程负载均衡调度策略研究[D]. 李滋田.西安工业大学 2014
[6]动态自适应片上网络的设计与评估[D]. 许钊.西安电子科技大学 2014
[7]基于片上网络的多核处理器的研究与实现[D]. 贺江.电子科技大学 2013
[8]面向多核系统的科学计算核心算法并行化研究[D]. 杨劼.浙江大学 2012
[9]基于NoC的软错误点到点容错机制及面向可靠性的应用映射算法研究[D]. 乌耀益.上海交通大学 2011
[10]基于编码的片上网络数据传输可靠性研究与设计[D]. 万玉鹏.南京航空航天大学 2010
本文编号：3720341
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 片上网络的提出
1.2 可靠性研究内容
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题来源
1.5 论文主要内容与组织结构
第2章 片上网络瞬时故障容错机制
2.1 目标多核系统通信特征
2.1.1 系统算力与通信关系
2.1.2 系统通信特征
2.2 瞬时故障容错机制
2.2.1 通信可靠性分析
2.2.2 冗余容错技术
2.2.3 编码容错机制
2.2.4 差错控制编码
2.3 本章小结
第3章 可靠性设计思想与评估模型
3.1 设计依据与思想
3.2 网络性能评估模型
3.2.1 响应模型
3.2.2 功耗模型
3.2.3 延迟模型
3.3 本章小节
第4章 片上网络可靠性设计
4.1 状态网络可靠性设计
4.2 配置网络可靠性设计
4.3 数据网络可靠性设计
4.3.1 端到端检纠错重传机制
4.3.2 输入控制器
4.3.3 优先级控制器
4.3.4 路由器
4.3.5 仲裁器
4.3.6 交叉开关
4.3.7 输出控制器
4.3.8 差错编/解码器
4.4 本章小结
第5章 硬件原型验证与分析
5.1 协议逻辑容错期望的验证内容
5.2 量化验证所需参数
5.3 状态网络容错验证
5.4 配置网络容错验证
5.5 数据网络容错验证
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]端口故障粒度划分的虚通道动态分配式容错路由器设计[J]. 杭彦希,徐金甫,南龙梅,郭朋飞. 计算机应用. 2017(06)
[2]基于片上网络的容错通信方法[J]. 欧阳一鸣,郭凯,梁华国. 电信科学. 2010(07)
[3]mesh优先级容错路由[J]. 刘家俊,顾华玺,王长山. 计算机工程与应用. 2009(04)
[4]用于片上网络的容错通信算法[J]. 张磊,李华伟,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2007(04)
[5]片上网络的低功耗自适应数据保护[J]. 周文彪,张岩,毛志刚. 计算机工程. 2006(22)
博士论文
[1]基于QoS保证的2D-mesh片上网络延时评价与性能优化研究[D]. 李洋.吉林大学 2015
[2]带冗余核的NoC众核系统容错技术研究[D]. 吴子旭.哈尔滨工业大学 2015
[3]面向瞬时故障的可配置容错技术研究[D]. 李建立.国防科学技术大学 2013
[4]SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D]. 王忠明.清华大学 2011
硕士论文
[1]异构多核片上网络布局优化研究与实现[D]. 钱庆松.合肥工业大学 2017
[2]支持混合计算模式的异构多核系统若干关键技术的研究[D]. 李浩洋.合肥工业大学 2017
[3]基于检错重传的NoC容错路由设计[D]. 侯国伟.中国航天科技集团公司第一研究院 2016
[4]基于NoC的片上互连模型分析与设计[D]. 陈平.西安电子科技大学 2014
[5]基于OpenMP的多核多线程负载均衡调度策略研究[D]. 李滋田.西安工业大学 2014
[6]动态自适应片上网络的设计与评估[D]. 许钊.西安电子科技大学 2014
[7]基于片上网络的多核处理器的研究与实现[D]. 贺江.电子科技大学 2013
[8]面向多核系统的科学计算核心算法并行化研究[D]. 杨劼.浙江大学 2012
[9]基于NoC的软错误点到点容错机制及面向可靠性的应用映射算法研究[D]. 乌耀益.上海交通大学 2011
[10]基于编码的片上网络数据传输可靠性研究与设计[D]. 万玉鹏.南京航空航天大学 2010
本文编号：3720341
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