片上网络路由算法的优化设计

发布时间：2017-08-02 00:25

  本文关键词：片上网络路由算法的优化设计

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【摘要】：随着半导体工艺的飞速发展,多核之间的通信使得片上系统(System-on-Chip,SoC)的性能受到制约,片上网络(Network-on-Chip,NoC)借鉴分布式计算系统的通信方式,用路由和分组交换技术替代传统片上总线来完成通信任务,传输性能得到大幅度提高,是今后甚大规模集成电路的新设计方式。路由算法作为NoC设计的关键技术,成为NoC重要的研究方面。本文在分析NoC通信构架的基础上,围绕NoC通用路由算法和容错路由这两个方面进行深入研究,主要研究工作如下:(1)针对NoC确定性路由算法在高负载情况下性能下降过快、自适应路由算法逻辑复杂度高及资源开销大等问题,提出一种适用于2D-Mesh拓扑结构的路由算法DARA。在最短路径满足延时约束的基础上,对易形成网络热点的中间区域节点采用动态的路由方式,对网络边缘节点采用基于Turn Model的确定性路由方式。实验通过OPNET仿真平台,对2D-Mesh拓扑结构的NoC分层建模,实验结果表明,与通常的XY路由算法及自适应DyXY路由算法相比,在热点模式下,DARA具有更好的网络性能。(2)针对基于单故障模型的可重构路由存在的负载不平衡的现象,提出一种容错优化方案。在内建自测机制的基础上,由故障节点的位置设置辅助节点,并改进算法,以均衡链路上的负载。实验通过OPNET仿真平台,在不同的网络规模和故障位置下,进行仿真验证。实验结果表明,优化后的方案比原有的容错算法具有更低的时延和更高的吞吐率。
【关键词】：片上网络 2D-Mesh 路由算法 容错 OPNET
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN47
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 论文内容及组织结构11-12
• 第2章 NoC通信构架概述12-28
• 2.1 NoC基本构架及拓扑结构12-14
• 2.2 NoC路由器结构14-15
• 2.3 NoC数据交换技术15-18
• 2.3.1 包交换技术15-18
• 2.3.2 虚拟通道技术18
• 2.4 NoC通用路由算法18-26
• 2.4.1 NoC路由算法主要问题18-22
• 2.4.2 NoC主要路由算法22-26
• 2.5 NoC容错路由26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 基于 2D-Mesh结构的DARA路由算法设计28-42
• 3.1 NoC路由算法设计思想28-29
• 3.2 2D-Mesh结构的通用路由算法优化设计29-33
• 3.2.1 问题描述29-30
• 3.2.2 DARA路由算法设计思路30-33
• 3.3 实验仿真与性能分析33-41
• 3.3.1 OPNET建模33-36
• 3.3.2 仿真配置36-38
• 3.3.3 仿真结果分析38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 基于NoC可重构容错路由负载均衡的优化设计42-56
• 4.1 NoC可重构路由算法概述42
• 4.2 故障节点模型42-43
• 4.3 NoC可重构容错路由算法优化设计43-50
• 4.3.1 问题描述43-45
• 4.3.2 优化算法设计思路45-49
• 4.3.3 算法无死锁验证49-50
• 4.4 实验设置与性能分析50-54
• 4.4.1 仿真配置50-51
• 4.4.2 仿真结果分析51-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 5.1 工作总结56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 作者简介及在学校期间所取得的科研成果61-62
• 致谢62

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本文编号：606902