片上网络自相似特性的研究

发布时间：2017-08-15 04:15

  本文关键词：片上网络自相似特性的研究

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【摘要】：随着集成电路的飞速发展,传统的片上系统(System on Chip, SoC)已经越来越无法满足当前的设计要求。学术界针对片上系统在可拓展性、通信效率、时钟同步等方面所面临的问题,提出了片上网络(Network on Chip, NoC)的概念。本文在深入研究片上网络架构、路由算法、交换机制的基础上,发现片上网络中的网络流量和计算机网络中的网络流量一样具有自相似特性。与此同时,映射在片上网络中的应用,如多媒体应用,其网络流量也同样具有较强的自相似特性,这就更加剧了片上网络中的网络流量的自相似性。论文的主要工作如下：使用SystemC设计了一个支持网络大小、路由算法、输入缓存大小可配置的片上网络仿真器,并成功通过功能验证。为减少网络流量自相似特性对网络性能的影响,设计了一种基于片上网络路由节点的拥塞信息进行预先判断的超前预测路由算法。该路由算法可以在输入模块处理头微片时同步处理路由节点拥塞信息,从而提前选择出较优的路由方向,提升片上网络路由建立数据传输链路的成功率。最后,将H.264视频解码应用映射到片上网络上,仿真实验结果表明,与采用XY路由算法的片上网络相比,H.264视频解码的性能提高了13.46%。
【关键词】：片上网络 自相似 路由算法 H.264视频解码
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN47
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-21
• 1.1 研究背景与意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-19
• 1.2.1 片上网络架构研究现状17-19
• 1.2.2 片上网络流量研究现状19
• 1.3 课题来源19-20
• 1.4 论文结构20-21
• 第二章 自相似流量21-27
• 2.1 自相似概述21
• 2.2 传统流量模型21-22
• 2.3 自相似流量模型22-24
• 2.3.1 自相似随机过程的定义22-24
• 2.3.2 自相似过程的Hurst效应24
• 2.4 自相似特性的检测与估计24-26
• 2.4.1 方差-时间法(V-T)24-25
• 2.4.2 R/S分析法25
• 2.4.3 周期图法25-26
• 2.4.4 小波分析估计法26
• 2.5 片上网络与自相似的关系26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 片上网络建模与分析27-44
• 3.1 片上网络的主要机制27-32
• 3.1.1 拓扑结构27-28
• 3.1.2 交换机制28-30
• 3.1.3 路由算法30-32
• 3.1.4 数据格式32
• 3.2 基于SystemC的片上网络建模32-38
• 3.2.1 路由器设计34-36
• 3.2.2 网络接口设计36-37
• 3.2.3 数据驱动模块设计37
• 3.2.4 配置模块设计37
• 3.2.5 监测模块设计37-38
• 3.3 片上网络的RTL级实现38-39
• 3.3.1 网络接口扩展38
• 3.3.2 FPGA验证38-39
• 3.4 片上网络性能分析39-43
• 3.4.1 流量时间分布39-40
• 3.4.2 流量空间分布40
• 3.4.3 流量分布对网络性能的影响40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 超前预测路由算法设计44-55
• 4.1 设计原理44-46
• 4.1.1 网络流量分析44-45
• 4.1.2 路由拥塞状态45-46
• 4.2 超前预测路由算法46-51
• 4.2.1 路由函数47-48
• 4.2.2 选择策略48
• 4.2.3 算法分析48-49
• 4.2.4 仿真器修改49-50
• 4.2.5 FPGA验证50-51
• 4.3 仿真分析51-54
• 4.3.1 缓存大小对性能的影响51
• 4.3.2 路由算法性能51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 视频解码的自相似特性研究55-63
• 5.1 视频解码与任务划分55-57
• 5.1.1 H.264视频解码55-56
• 5.1.2 任务划分56-57
• 5.2 视频解码的映射57-58
• 5.3 H.264视频解码分析58-62
• 5.3.1 功能验证58
• 5.3.2 自相似特性分析58-60
• 5.3.3 视频解码的性能分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 全文工作总结63
• 6.2 未来工作展望63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况68

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本文编号：676204