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
发布时间：2022-01-20 07:09
随着集成电路的发展,工艺技术的演进,芯片的集成度越来越高,多核结构迅速成为了处理器设计和发展的趋势。目前,工艺尺寸的缩小使得互连线的延迟已经超过了门延迟,片上众多核之间的通信问题成为了阻碍性能提升的难题。片上网络因其具有高带宽、低延迟的特性应运而生,被认为是最有希望取代共享总线的一种结构。高集成度带来的尺寸缩小也加重了器件良率和外界干扰带来的影响,片上网络系统发生软错误和硬错误的可能性大大上升。尤其值得关注的是系统软错误,由于外界干扰引起路由节点和链路中的数据信息或控制信息出错,但不会造成硬件的损坏。软错误在芯片生产测试过程中无法预测,却可能导致系统出错甚至崩溃。因而,必须有容错机制来保证系统可靠性。本文针对片上网络的链路上发生的软错误,利用扩展海明码和循环校验码,设计和实现了四种点到点的容错机制。在周期精确的仿真平台中进行了系统级仿真,总结了不同条件下,各容错机制的表现情况,为片上网络的系统设计者提供设计和选择容错技术的参考依据。片上网络的应用映射问题也是片上网络设计的一个重要问题,本文将对容错机制的考虑加入到了映射算法中来,实现了完整的通信开销函数建模,并结合基于贪心思想的启发式算...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
局部连、全局和逻辑门的对延迟[4]
图 2-2 片上网络分 结构[4]Fig.2-2 The layered structure of Network-on-Chip拓扑结构络中的资源节点和路由节点的相对位置与连接方式构成了片上网络的拓体现了 NoC 中的通信节点在芯片中的分布和连接。拓扑结构从最高层次统的传输方式，是确定路由算法的基础，对于网络延时、吞吐、面积、常大的影响[33, 34]。上网络的拓扑结构可以分为规则拓扑和不规则拓扑两类。规则拓扑可以计算领域的研究成果，具有良好的可复用性、可扩展性、可预测性，可计时间和成本。例如 Mesh，Torus 这样的规则拓扑，互连规整，配置参强，路由算法实现简单。非规则拓扑可以根据具体的应用定制，具有一优势，同时也能节省芯片的功耗和面积，但是给版图设计带来困难，会均匀长线，因此，设计效率较低。然从网络直径，带宽，延迟等特征参数来看，2D Mesh 结构并不是最优
图 2-6 虫洞交换 制[36]Fig.2-6 Worm hole switching of a packet因此，虫洞交换具有良好的延迟性能、较小的缓存要求的优点。基于这些优，虫洞交换是NoC研究中的首选理想交换技术，本文的片上网络系统也基于虫交换机制。但是，也正是由于每个节点路由器中的缓冲器容量较小，当网络堵塞时，数包微片将占据路径上多个路由器的缓冲器。如果没有一套机制来解决缓冲器之的相关性，将会阻塞其他数据包的传输，增加了死锁问题的复杂性。为了解决述阻塞问题，提高网络吞吐量，可以引入虚通道流控制机制[37]。1.5 虚通道流控制不同于将缓冲器当作一个整体看待，虚通道（Virtual Channel）的概念就是将部的缓冲器划分为若干个部分，每一部分的缓冲器可以单独分配数据，可以容不同数据包的内容。如果将划分前的缓冲器称为物理通道，则被划分后的每一分缓冲器就称为虚通道。多个虚通道通过请求驱动的多路技术共享一个物理通
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向高可靠片上网络通信的可重构路由算法[J]. 付斌章,韩银和,李华伟,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2011(03)
[2]基于重构的片上网络容错机制[J]. 欧阳一鸣,屠强,梁华国,郭凯. 电信科学. 2010(08)
[3]Mesh跳步容错路由算法[J]. 李旺远,王长山. 计算机与现代化. 2010(03)
[4]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]NoC基础研究[D]. 周干民.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]片上网络的拓扑结构设计与仿真[D]. 谢忆纯.中国科学技术大学 2010
[2]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
[3]片上网络映射及路径分配问题研究[D]. 沈皓.解放军信息工程大学 2009
本文编号：3598391
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
局部连、全局和逻辑门的对延迟[4]
图 2-2 片上网络分 结构[4]Fig.2-2 The layered structure of Network-on-Chip拓扑结构络中的资源节点和路由节点的相对位置与连接方式构成了片上网络的拓体现了 NoC 中的通信节点在芯片中的分布和连接。拓扑结构从最高层次统的传输方式，是确定路由算法的基础，对于网络延时、吞吐、面积、常大的影响[33, 34]。上网络的拓扑结构可以分为规则拓扑和不规则拓扑两类。规则拓扑可以计算领域的研究成果，具有良好的可复用性、可扩展性、可预测性，可计时间和成本。例如 Mesh，Torus 这样的规则拓扑，互连规整，配置参强，路由算法实现简单。非规则拓扑可以根据具体的应用定制，具有一优势，同时也能节省芯片的功耗和面积，但是给版图设计带来困难，会均匀长线，因此，设计效率较低。然从网络直径，带宽，延迟等特征参数来看，2D Mesh 结构并不是最优
图 2-6 虫洞交换 制[36]Fig.2-6 Worm hole switching of a packet因此，虫洞交换具有良好的延迟性能、较小的缓存要求的优点。基于这些优，虫洞交换是NoC研究中的首选理想交换技术，本文的片上网络系统也基于虫交换机制。但是，也正是由于每个节点路由器中的缓冲器容量较小，当网络堵塞时，数包微片将占据路径上多个路由器的缓冲器。如果没有一套机制来解决缓冲器之的相关性，将会阻塞其他数据包的传输，增加了死锁问题的复杂性。为了解决述阻塞问题，提高网络吞吐量，可以引入虚通道流控制机制[37]。1.5 虚通道流控制不同于将缓冲器当作一个整体看待，虚通道（Virtual Channel）的概念就是将部的缓冲器划分为若干个部分，每一部分的缓冲器可以单独分配数据，可以容不同数据包的内容。如果将划分前的缓冲器称为物理通道，则被划分后的每一分缓冲器就称为虚通道。多个虚通道通过请求驱动的多路技术共享一个物理通
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向高可靠片上网络通信的可重构路由算法[J]. 付斌章,韩银和,李华伟,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2011(03)
[2]基于重构的片上网络容错机制[J]. 欧阳一鸣,屠强,梁华国,郭凯. 电信科学. 2010(08)
[3]Mesh跳步容错路由算法[J]. 李旺远,王长山. 计算机与现代化. 2010(03)
[4]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]NoC基础研究[D]. 周干民.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]片上网络的拓扑结构设计与仿真[D]. 谢忆纯.中国科学技术大学 2010
[2]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
[3]片上网络映射及路径分配问题研究[D]. 沈皓.解放军信息工程大学 2009
本文编号：3598391
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