片上网络控制逻辑容错方法研究

发布时间：2017-10-03 05:33

  本文关键词：片上网络控制逻辑容错方法研究

  更多相关文章： 片上网络 容错设计 冗余设计 非最短路路由 非法转发

【摘要】：片上网络作为一种现时主流的片上多核互联方法,能够解决传统基于总线片上互联方式可拓展性差、通信效率低、要求全局同步等缺陷,能满足多核处理器核心间通信需求。然而,片上网络依然无法避免集成电路制造或使用中的不可靠因素,同样会遇到诸如生产缺陷、低噪声容限、电磁耦合效应等引起的故障,影响片上网络的可靠性与性能。这些故障可根据其作用区域分为数据链路故障(影响数据包内数据完整性)和控制逻辑故障(影响路由器控制功能)。其中,控制逻辑故障因其固有特性,更难被检测、判定和容忍。为此,本文将针对片上网络控制逻辑的容错方法作研究。首先,本文研究了片上网络逻辑的故障种类、故障特征及其产生原因,分析了现时针对片上网络控制逻辑容错设计的不足之处。针对这些不足,本文使用假设更合理、粒度更细的故障模型:在路由节点发生局部控制逻辑故障时并非简单地关闭整个路由节点,而是最大限度地保留并利用这个故障节点的可用资源,保持处理器数据的正常吞吐及核心上执行任务的连贯性。然后,本文分别对片上网络控制逻辑上的永久性故障和瞬时故障设计容错方案:基于冗余逻辑模块的片上网络控制逻辑容错设计和基于非最短路路由算法的片上网络控制逻辑容错设计。前者利用更精简的冗余模块,在替换原模块后维持故障区域有限而必要的服务,以更少的硬件开销提供比三模冗余更高的可靠性;后者则创新性地利用了非最短路路由在数据包转发时端口选择的多样性,对因控制逻辑故障而遭受非法转发的大部分数据包继续提供转发服务,大幅增加故障情况下数据包被成功传输的数目。最后,本文搭建用于控制逻辑容错设计的片上网络仿真平台。通过在片上网络仿真器POPNET中设计故障注入模块与并行仿真工具,为上述2套容错方案提供更准确、快捷的验证过程。对上述2种片上网络控制逻辑的容错设计作验证和分析的结果表明,在不同测试集下,本文的设计均能获得更高的网络可靠性。
【关键词】：片上网络 容错设计 冗余设计 非最短路路由 非法转发
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN47
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景与意义13-19
• 1.1.1 片上网络产生背景与发展13-18
• 1.1.2 片上网络容错方法研究意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 1.4 本文结构安排22-23
• 第二章 片上网络故障及容错方法概述23-35
• 2.1 片上网络基本技术及主要优势23-30
• 2.1.1 片上网络拓扑结构23-25
• 2.1.2 片上网络路由器结构25-26
• 2.1.3 片上网络交换机制26-27
• 2.1.4 片上网络虚通道27-28
• 2.1.5 片上网络路由算法28-29
• 2.1.6 片上网络主要优势29-30
• 2.2 片上网络故障种类及故障成因30-31
• 2.3 片上网络控制逻辑容错方法介绍31-33
• 2.4 现有控制逻辑故障容错方法的不足33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 基于冗余逻辑模块的片上网络控制逻辑容错设计35-45
• 3.1 冗余逻辑模块容错方法总体设计35-38
• 3.1.1 容错方法原理及优势35-36
• 3.1.2 容错方法系统框架36-38
• 3.2 基本路由算法38-40
• 3.3 冗余逻辑模块设计40-43
• 3.4 数据包接收模块设计43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于非最短路路由算法的片上网络控制逻辑容错设计45-57
• 4.1 非最短路路由容错方法总体设计45-48
• 4.1.1 容错方法原理及优势45-47
• 4.1.2 容错方法系统框架47-48
• 4.2 非最短路路由算法48-55
• 4.2.1 非最短路路由算法容错性能分析48-50
• 4.2.2 非最短路路由算法改进设计50-55
• 4.3 在线故障检测模块55
• 4.4 故障分类模块55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 片上网络控制逻辑容错方法验证与结果分析57-74
• 5.1 验证平台介绍57-60
• 5.1.1 硬件平台介绍57-58
• 5.1.2 软件平台介绍58-60
• 5.1.3 硬件资源评估平台介绍60
• 5.2 验证方案设计60-64
• 5.2.1 并行仿真工具设计61-62
• 5.2.2 故障注入模块设计62-63
• 5.2.3 主要评价指标63-64
• 5.3 基于冗余逻辑模块的片上网络容错设计性能分析64-67
• 5.3.1 网络可靠性分析64-65
• 5.3.2 数据包延时分析65-67
• 5.3.3 硬件资源开销67
• 5.4 基于非最短路路由算法的片上网络容错性能分析67-73
• 5.4.1 网络可靠性分析67-70
• 5.4.2 数据包延时分析70-72
• 5.4.3 硬件资源开销72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 工作总结74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-84
• 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果84-86

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本文编号：963425