【摘要】：隨著芯片集成度的增加,基于總線通信架構(gòu)的片上系統(tǒng)(SoC)中多個IP核間的通信成為亟待解決的問題,片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)從系統(tǒng)架構(gòu)到通訊能力展現(xiàn)出的優(yōu)勢讓它成為替代片上系統(tǒng)的必然選擇。芯片集成度的提高使得芯片生產(chǎn)過程中出現(xiàn)缺陷和運(yùn)行中發(fā)生故障的可能性隨之增加,因此,容錯技術(shù)成為近年來的研究熱點(diǎn)。軟件容錯因其經(jīng)濟(jì)實(shí)用、資源可重復(fù)利用等成為片上網(wǎng)絡(luò)首選的容錯技術(shù)。容錯路由算法的選擇對片上網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延、吞吐量等性能有著至關(guān)重要的影響。因此,研究容錯路由算法對片上網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。本文的主要內(nèi)容包括:(1)改進(jìn)NoC中具有標(biāo)志性的XY路由算法,增加容錯功能。分析在2D Mesh結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的XY算法的路由思想,自定義了YX、XYX和YXY路由算法,將這幾種算法自適應(yīng)地應(yīng)用到整個網(wǎng)絡(luò)的通信中,均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,同時該算法的實(shí)現(xiàn)沒有使用虛通道,不會增加路由器仲裁難度。本算法依據(jù)奇偶轉(zhuǎn)彎模型的思想,將每個路由節(jié)點(diǎn)劃分為奇節(jié)點(diǎn)和偶節(jié)點(diǎn),將故障節(jié)點(diǎn)用激活區(qū)域包圍,把改進(jìn)的奇偶轉(zhuǎn)彎模型應(yīng)用到激活區(qū)域,制定激活區(qū)域內(nèi)部的路由規(guī)則。根據(jù)源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的位置將數(shù)據(jù)流的路由分為四種情況,不僅實(shí)現(xiàn)了繞故障傳輸和減少網(wǎng)絡(luò)傳輸時間的目的,而且緩解了XY路由算法引起的X方向負(fù)載過重的問題。該算法保證在整個選路過程中不會發(fā)生環(huán)形資源依賴環(huán),即實(shí)現(xiàn)了無死鎖。(2)提出了一種基于虛通道的容錯路由算法。本算法采用最少的虛通道數(shù),只在Y方向增加兩條虛通道,X方向無虛通道。Y方向的虛通道將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個子網(wǎng)絡(luò),使得沿X負(fù)方向和正方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分別擁有一條虛通道,最大化的實(shí)現(xiàn)虛通道的利用率。每個子網(wǎng)絡(luò)仍然使用轉(zhuǎn)向模型保證無死鎖,但就整個網(wǎng)絡(luò)而言,是一種全自適應(yīng)的容錯路由算法,這種均勻的轉(zhuǎn)向均衡網(wǎng)絡(luò)流量。該算法在單節(jié)點(diǎn)故障時總能沿著最短路徑路由,具有最少的路由跳數(shù),使得網(wǎng)絡(luò)功耗減少,端到端傳輸延時達(dá)到最小;在多節(jié)點(diǎn)故障的情況下,采用改進(jìn)的優(yōu)先級算法,結(jié)合鄰節(jié)點(diǎn)擁塞值和擴(kuò)展的鄰居狀態(tài)寄存器,使得當(dāng)前節(jié)點(diǎn)選路時能夠預(yù)測第二級鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài),使得數(shù)據(jù)流傳輸過程中不會發(fā)生回退,不僅實(shí)現(xiàn)了容錯的功能,而且最大程度地獲得網(wǎng)絡(luò)性能,保證高的網(wǎng)絡(luò)可靠性。(3)搭建基于OPNET軟件的仿真模型,驗(yàn)證本文提出的兩種容錯路由算法。具體包括網(wǎng)絡(luò)層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理鏈路的構(gòu)建,節(jié)點(diǎn)層的模塊組成以及節(jié)點(diǎn)模型內(nèi)部重要的源模塊、路由模塊、銷毀模塊的設(shè)計和各個狀態(tài)的算法實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果顯示本文提出的容錯路由算法比傳統(tǒng)的XY維序路由算法、奇偶算法在延時和吞吐量方面都有一定的提高。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN47

【參考文獻(xiàn)】

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1 歐陽一鳴;屠強(qiáng);梁華國;郭凱;;基于重構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò)容錯機(jī)制[J];電信科學(xué);2010年08期

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本文編號：2532366