發(fā)布時間：2020-04-28 07:57

【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的核將被集成到同一塊芯片中,以獲得更高的計(jì)算能力同時降低整體功耗。傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)和基于總線的通信機(jī)制并不能滿足迅速增長的多核芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。片上網(wǎng)絡(luò)將芯片內(nèi)部的各個核連接起來并提供數(shù)據(jù)包交換服務(wù),為核與核之間的數(shù)據(jù)通信提供更大的帶寬。在大規(guī)模多核處理器中,片上網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種得到廣泛認(rèn)可的通信解決方案。 對于目前的多核芯片來說,與通過片上網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的芯片內(nèi)部的高帶寬相比,多核芯片與芯片外部存儲器之間的通信帶寬相對較小,這已經(jīng)成為系統(tǒng)整體通信效率提高的瓶頸,這是因?yàn)榇罅康娜蝿?wù)為等待訪問存儲器而處于等待狀態(tài),從而降低系統(tǒng)整體性能。SDRAM由于其巨大的存儲容量和較高的訪存速度成為一種被廣泛采用的片外存儲器,并且SDRAM中不同的存儲體之間能夠進(jìn)行并行操作,這是提高存儲器訪問效率的關(guān)鍵。 針對片外存儲器這一通信瓶頸問題,本文提出了一個全新的映射算法——MA-MAP算法,該算法的主要設(shè)計(jì)思想是：對存儲體的訪問必須通過特定的鏈路到達(dá)存儲器,結(jié)合輪詢交換機(jī)制能夠使對同一存儲體的訪問交替的到達(dá)存儲器,從而盡可能的提高訪存服務(wù)的并行性。該算法既能優(yōu)化芯片內(nèi)部通信又能提高芯片內(nèi)部的核與片外存儲器之間的通信效率,而且本文提出的映射算法是基于常用的具有輪詢交換機(jī)制和源路由策略的路由器實(shí)現(xiàn),不需要任何特殊的硬件支持。 為了對本文提出的映射算法的效果進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)中選擇了NIRGAM片上網(wǎng)絡(luò)模擬器,在對其進(jìn)行功能修改的同時添加了本實(shí)驗(yàn)所需要的功能模塊：源節(jié)點(diǎn)模塊和存儲器模塊。 通過實(shí)驗(yàn)證明,本文提出的映射算法能夠顯著的提高存儲器的訪問效率,并且與經(jīng)典的片上網(wǎng)絡(luò)映射算法PBB和NMAP相比,本文提出的映射算法大大的提高了系統(tǒng)總體運(yùn)行效率。
【圖文】：

片上網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)由IP核（Intellectual Property Core，，IP Core)和路由器(Router)兩部分組成，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖1.2所示。其中，IP核既可以是CPU、DSP等計(jì)算單元，—I —

一個數(shù)據(jù)包或者多個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)片占據(jù)的路由節(jié)點(diǎn)之間能夠形成相互等待的環(huán)路，那么在片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中就形成了死鎖。如圖2.1所示，圖中的4個相鄰路由器分別被4個數(shù)據(jù)片（這4個數(shù)據(jù)片即可以來自于同一個數(shù)據(jù)包也可以來自于不同的數(shù)據(jù)包）占據(jù)，在此之后都需要向左轉(zhuǎn)，此時左轉(zhuǎn)下一跳路由己經(jīng)被其他的數(shù)據(jù)片所占據(jù)，從而就產(chǎn)生了對于通道資源的閉合回路依賴，于是死鎖就產(chǎn)生了，這也就導(dǎo)致片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生通信阻塞。數(shù)據(jù)片d^數(shù)據(jù)片a數(shù)據(jù)片b圖2.1蟲洞交換機(jī)制中的死鎖圖例Fig. 2.1 Deadlock in wormhole switching mechanism死鎖產(chǎn)生的根本原因就是多個數(shù)據(jù)片之間對于通道資源產(chǎn)生了閉合回路依賴關(guān)系，要想打破這種依賴關(guān)系最簡單的辦法就是限制傳輸過程中數(shù)據(jù)包的傳輸方向，固定維序路由（dimension-ordered routing)就是一種簡單的解決方案。其主要思想是數(shù)據(jù)片在路由過程中先在一個方向上進(jìn)行行（列）優(yōu)先傳輸，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的節(jié)點(diǎn)所在的列（行）時，然后沿著列（行）傳輸直至到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。這種方法能夠有效的避免死鎖
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP333

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本文編號：2643237