發(fā)布時間：2020-05-30 16:57

【摘要】：隨著技術(shù)的進(jìn)步,多核乃至眾核處理器已是處理器領(lǐng)域的技術(shù)大趨勢。在此背景下,多核的片上互連技術(shù)顯得越來越重要。但是越來越小的特征尺寸和越來越高的集成度使得芯片越來越難以在可以接受的良品率范圍內(nèi)進(jìn)行正確的制造,加上芯片在使用過程中由于電遷移、依賴于時間的柵介質(zhì)擊穿等老化原因,某些部位會失效。為了提高片上網(wǎng)絡(luò)的可靠性,在某些部位出錯的時候保證其他節(jié)點之間能夠繼續(xù)通信,使得可以容納錯誤的互連組件顯得愈發(fā)的重要。一方面它可以提高芯片的良品率,另一方面可以變相地延長芯片的使用壽命。 本文采用系統(tǒng)分區(qū)和分而治之的策略,將網(wǎng)絡(luò)分成九個區(qū)域,每個區(qū)域的路由器可以容納各自區(qū)域內(nèi)的出錯節(jié)點,同時這些區(qū)域又可以協(xié)同起來有效地容納多個區(qū)域同時出錯的情況,從而增強了系統(tǒng)的容錯能力；該算法具有良好的擴展性,硬件開銷不隨系統(tǒng)規(guī)模的增大而增大；當(dāng)新的節(jié)點發(fā)生錯誤的時候,系統(tǒng)完全的可重配置；靈活的路由限制集一方面可以保證該算法是免于死鎖的,另一方面也使負(fù)載分步得更加均衡；基于SystemC的平臺仿真以及各種負(fù)載特性下的性能體現(xiàn)了其優(yōu)越性,相對于傳統(tǒng)的Extended-XY容錯路由算法；130nm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下的實現(xiàn)結(jié)果表明,相對于LBDR硬件開銷幾乎沒有增加,但是容錯能力卻大大加強；相對于R-DSPIN算法,降低了大約37%的硬件開銷,但是其可重配置能力卻得到了加強。 同構(gòu)多核處理器由于具有內(nèi)在的冗余性可以進(jìn)行有效替代,我們進(jìn)一步對其建模與量化估計。本文首次從處理器的粒度出發(fā),對同構(gòu)多核處理器的良品率、平均可達(dá)到的性能、達(dá)到峰值性能門限的概率以及不同粒度處理器的平均無故障時間(MTTF)進(jìn)行理論建模與評估；綜合考慮核的處理能力和核間的通信延時,給出了多核處理器高層設(shè)計的一種復(fù)合性能評估指標(biāo)——三維空間搜索(3DSpace Exploring),在良品率、可靠性和綜合處理能力之間進(jìn)行有效的折中,從而為多核處理器的高層建模提供一些設(shè)計準(zhǔn)則。
【圖文】：

C的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀NoC的概念和設(shè)計方法學(xué)的提出，NoC的相關(guān)學(xué)術(shù)研究己經(jīng)蓬結(jié)構(gòu)、路由算法、服務(wù)質(zhì)量、性能評估、任務(wù)調(diào)度跟映射、可性、NoC平臺研究、NoC設(shè)計方法和工具鏈等等。術(shù)界，NOC的概念從1999年第一次被提出，經(jīng)過十年多的發(fā)逐漸進(jìn)入高峰階段，并且己經(jīng)取得了不錯的進(jìn)展，越來越多的到NoC的潛力，紛紛投入其中并推動著它的發(fā)展，使得NoC躍的學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)有上百所所大級的工業(yè)界研究機構(gòu)正積極從事NOC相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和中影響較大的有NOCAic項目，，基于“胖樹”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多核SP則，以及MIT的RAW等。到2005年該領(lǐng)域中的研究成果日形成一個理論體系，各種有關(guān)NOC的研究成果和論文大量涌，NoC相關(guān)引文數(shù)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。這些研究工作涉及面，包括路由節(jié)點的實現(xiàn)方案，任務(wù)的映射以及延時、功耗、測試設(shè)計、性能優(yōu)化、可靠性等方面的研究。每年的引文

加之每個節(jié)點可以單獨工作在各自的時鐘域，極大地降低了時鐘網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計復(fù)雜度和時鐘樹的功耗。目前NOC的研究涉及到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、服務(wù)質(zhì)量、性能評估、任務(wù)調(diào)度跟映射、可測試性設(shè)計、可靠性、NoC平臺研究、NoC設(shè)計方法和工具鏈等諸多方面，本章將對目前NoC研究中涉及到的一些關(guān)鍵問題和研究成果做一些簡單的總結(jié)介紹和評價，并重點介紹容錯路由和可靠性相關(guān)方面的研究工作。2.1NoC關(guān)鍵問題研究2.1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是NoC設(shè)計中非常關(guān)鍵的問題之一。目前大部分的NOC研究和設(shè)計借鑒了宏觀的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，包含規(guī)則和不規(guī)則兩種。常見規(guī)則結(jié)構(gòu)如ZDmesh結(jié)構(gòu)、3Dmesh結(jié)構(gòu)、Toms結(jié)構(gòu)、二叉樹樹結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等，圖2.1示例了其中幾個典型的規(guī)則結(jié)構(gòu)。多家研究機構(gòu)采用了ZDmesh或者其變形ToruS結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP332;TP302.8

【參考文獻(xiàn)】

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1 李旺遠(yuǎn);;基于流水式電路交換的混合容錯路由算法[J];中國集成電路;2010年01期

2 劉家俊;顧華璽;王長山;;mesh優(yōu)先級容錯路由[J];計算機工程與應(yīng)用;2009年04期

3 張磊;李華偉;李曉維;;用于片上網(wǎng)絡(luò)的容錯通信算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2007年04期

4 龔銳;戴葵;王志英;;片上多核處理器容軟錯誤執(zhí)行模型[J];計算機學(xué)報;2008年11期

5 岳培培;陳杰;劉建;Sheraz Anjum;;應(yīng)用于片上網(wǎng)絡(luò)的容錯機制[J];微計算機信息;2009年10期

6 歐陽一鳴;倪晉照;梁華國;;應(yīng)用海明碼和內(nèi)置自測試技術(shù)設(shè)計片上網(wǎng)絡(luò)組件[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報;2010年05期

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1 黎黎;片上網(wǎng)絡(luò)路由算法研究及路由節(jié)點的FPGA設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2007年

2 董少周;NoC路由算法及仿真模型的設(shè)計與研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

3 羅莎莎;片上網(wǎng)絡(luò)瞬時故障容忍算法研究[D];湖南大學(xué);2009年

4 張旭;NoC通信節(jié)點設(shè)計技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

5 齊蕓;片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的測試方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2688434