NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、NoC(Networks on Chip，片上網(wǎng)絡(luò))最早是在SoC(System on Chip，片上系統(tǒng))的研究過(guò)程中被提出來(lái)的。NoC往往被用作SoC芯片上的通信基礎(chǔ)，具有定制化的、應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)是以網(wǎng)絡(luò)包的形式發(fā)送的。同時(shí)隨著集成度的提高，CMP(Chip-Muitiprocessors，片上多處理器)芯片也需要片上通信，其通信的解決方式也需要使用NoC。CMP芯片通常用作通用處理器，而SoC主要用于定制環(huán)境。 在

2、基于NoC的CMP芯片上，需要以通用操作系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，才能發(fā)揮NoC與CMP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。但是目前還較少有這樣的操作系統(tǒng)出現(xiàn)，其主要的障礙就是芯片上處理器內(nèi)存訪問(wèn)的瓶頸問(wèn)題--每一個(gè)片上處理器都會(huì)各自引發(fā)內(nèi)存訪問(wèn)，從而使內(nèi)存成為各個(gè)處理器競(jìng)爭(zhēng)的資源，內(nèi)存訪問(wèn)需要大量的仲裁，使得整個(gè)系統(tǒng)的性能由于內(nèi)存而降低。要建立片上通用操作系統(tǒng)，這個(gè)問(wèn)題是亟待解決的。 分析表明，內(nèi)存瓶頸問(wèn)題是解決所有問(wèn)題的基礎(chǔ)，因此本文提出了網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)存的概念

3、以解決內(nèi)存瓶頸問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)存將內(nèi)存塊以片上網(wǎng)絡(luò)的形式連接起來(lái)，并且提供多重通信通道與NoC芯片連接，從而消除了內(nèi)存總線。處理器的內(nèi)存訪問(wèn)以網(wǎng)絡(luò)包的形式發(fā)送和接收。 在網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)存為硬件的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)NoC芯片的特性，提出了NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)的概念。在此基礎(chǔ)上，本文完成了NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括IPC(Inter-process Communication，進(jìn)程間通信)模塊、內(nèi)存管理模塊、調(diào)度模塊、

4、系統(tǒng)服務(wù)模塊和設(shè)備管理模塊。 通過(guò)軟件模擬實(shí)驗(yàn)，本文驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)存多通道化的必然性，結(jié)果表明，增加l倍的內(nèi)存通道，在有效范圍內(nèi)，可以使內(nèi)存訪問(wèn)的延時(shí)降到原來(lái)的18％-46％；并對(duì)比了片上通信和通過(guò)內(nèi)存通信之間的性能區(qū)別，片上通信的訪問(wèn)延時(shí)為內(nèi)存的33％-50％。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文的理論基礎(chǔ)。 綜上所述，本文提出的以網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)存為基礎(chǔ)的NoC片上分布式操作系統(tǒng)能夠有效的利用NoC芯片的分布式和片上通信優(yōu)勢(shì)，在片上通用操作系統(tǒng)的