本文關鍵詞：支持虛通道動態(tài)分配的片上網絡路由器研究

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【摘要】：作為一種全新的IC芯片設計體系架構,片上網絡(NoC)通過借鑒計算機網絡技術的思想,解決了存在于片上系統(tǒng)(SoC)中的擴展性差、時鐘管理難、地址空間有限等問題。在不久的將來,NoC設計技術極有可能取代SoC,成為IC芯片設計的主流解決方案。路由器是NoC系統(tǒng)的核心部件,直接決定整個網絡的性能。本文以支持虛通道動態(tài)分配的NoC路由器作為研究目標,對該類路由器架構設計基礎與組成模塊進行了詳盡的分析與探索。并針對此類路由器通信流水線過長、通道分配仲裁多等導致的延時問題,提出了一種支持虛通道動態(tài)分配的低延時片上網絡路由器架構。設計將Speculation和Lookahead兩種低延時策略應用到支持虛通道動態(tài)分配的NoC路由架構上,形成混合低延時路由。該路由架構主要從三個方面,實現了低延時的要求：其一,Speculation,該策略針對已經在快速虛通道(VC)分配模塊完成VC分配的微片,控制交換開關分配器(SA)仲裁啟動,達到虛通道分配器(VA)與SA并行執(zhí)行的目的,降低了節(jié)點內數據包處理延時；其二,快速分配模塊,可提前快速實現VC分配,有助于更好的實現VA與SA的并行,其通過與下一個時鐘周期的快速分配請求信號進行必要的邏輯操作,實現輸出端口與VC分配控制信號的快速產生；其三,Lookahead,該策略通過在上一路由提前實現部分微片進行路由計算,將帶有路由計算結果的bypass微片與普通微片一起路由到本級路由,到達本級路由的bypass微片會被緩存在輸入通道,無需在經過路由計算,此過程減輕了本級路由流水線第一級的路由計算的壓力,降低了節(jié)點間的網絡轉發(fā)延時。本文通過BookSim2.0模擬平臺,在吞吐量與網絡延時兩個方面,對提出的混合低延時路由器架構進行了性能評估。并在相同的拓撲結構、路由算法、初始虛通道數目等條件下,對比了Speculation與Lookahead兩種低延時策的性能效果。試驗結果顯示,本文提出的混合低延時路由架構,在延時、吞吐量上均優(yōu)于另外兩種低延時策略,證明了該架構設計方案的可行性與正確性。
【關鍵詞】：片上網絡 虛通道分配 路由器架構 低延時
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN47
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 國內外研究現狀13-14
• 1.2.1 國外研究現狀13-14
• 1.2.2 國內研究現狀14
• 1.3 主要研究內容和創(chuàng)新點14-15
• 1.4 論文結構安排15-16
• 第二章 片上網絡的基礎研究16-28
• 2.1 NoC拓撲結構16-18
• 2.1.1 相關基礎概念16-17
• 2.1.2 拓撲結構的分類17-18
• 2.2 路由算法18-19
• 2.2.1 路由算法的分類18-19
• 2.2.2 算法設計原則19
• 2.3 數據交換機制19-22
• 2.3.1 蟲洞路由20-21
• 2.3.2 虛通道21-22
• 2.4 支持虛通道技術的NoC路由器22-26
• 2.4.1 路由器架構23-24
• 2.4.2 路由計算24
• 2.4.3 虛通道分配器24-25
• 2.4.4 交換開關分配器25-26
• 2.5 本章小結26-28
• 第三章 NoC虛通道動態(tài)分配策略研究28-36
• 3.1 支持虛通道動態(tài)分配的NoC路由架構28-29
• 3.2 虛通道數量可變控制29-30
• 3.3 VA與SA仲裁30-31
• 3.4 UBS和UCL31-34
• 3.4.1 VC控制表32
• 3.4.2 微片讀寫指針邏輯32-33
• 3.4.3 VC和Slot ID跟蹤器33-34
• 3.4.4 VC令牌分配器34
• 3.5 路由流水線分析34
• 3.6 本章小節(jié)34-36
• 第四章 支持虛通道動態(tài)分配的低延時NoC路由器36-44
• 4.1 路由架構設計與分析37
• 4.2 低延時控制37-42
• 4.2.1 Speculation策略38
• 4.2.2 VA與SA的并行仲裁38-40
• 4.2.3 快速分配模塊40-41
• 4.2.4 Lookahead策略41-42
• 4.3 路由流水線分析42-43
• 4.4 本章小節(jié)43-44
• 第五章 基于BookSim2.0的NoC仿真44-54
• 5.1 相關仿真軟件研究44-45
• 5.2 BookSim2.0簡介45-46
• 5.3 BookSim2.0 NoC建模分析46-50
• 5.3.1 配置文件說明49-50
• 5.4 實驗結果與性能分析50-52
• 5.4.1 網絡平均延時50-51
• 5.4.2 網絡吞吐量51-52
• 5.5 本章小節(jié)52-54
• 總結與展望54-56
• 參考文獻56-60
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文60-62
• 致謝62

【相似文獻】

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本文編號：588582