基于虛通道技術的三維片上網(wǎng)絡路由算法研究.pdf

1、單芯片上集成的晶體管數(shù)量按照摩爾定律迅速增長，傳統(tǒng)的采用總線結構的單芯片系統(tǒng)受到了總線架構復雜以及通信效率低等因素的制約。片上網(wǎng)絡系統(tǒng)借鑒了計算機之間的基于包交換的網(wǎng)絡協(xié)議設計，將處理器核與通信接口功能分離，成為復雜系統(tǒng)芯片設計的研究熱點。二維片上網(wǎng)絡處理單元之間的連線距離長且網(wǎng)絡半徑較大，限制了片上網(wǎng)絡的性能。隨著硅穿孔及片上無線通信技術的應用，三維片上網(wǎng)絡獲得了研究者的關注。本文針對三維片上網(wǎng)絡路由問題，提出了改進的虛通道分配策略、

2、三維拓撲結構設計以及相應的路由算法，有效地改善了網(wǎng)絡平均延遲和吞吐率。
　　首先，為了解決現(xiàn)有的虛通道分配策略在三維拓撲結構下全局緩存利用率低的問題，對SVC虛通道分配策略進行改進，提出了LPVC虛通道分配策略。該策略引入線性規(guī)劃思想，使用自適應的因子對緩沖區(qū)進行管理，在實現(xiàn)了緩沖區(qū)高利用率的同時降低了網(wǎng)絡的平均延遲。然后，針對三維XNoTs拓撲結構中柱面節(jié)點在高注入率下負載過重，易發(fā)生阻塞的問題，提出了AXNoTs拓撲結構，該結

3、構引入了切面拓撲的思想，采用分級互聯(lián)拓撲作為其切面拓撲，有效的緩解了柱面節(jié)點的壓力，并提高了片上網(wǎng)絡的吞吐率。最后，針對AXNoTs拓撲結構的特點，提出了PFBR路由算法，該算法充分地利用了切面拓撲結構，依據(jù)方向概率確定路由路徑，降低了網(wǎng)絡的平均延遲。
　　為了對所提出的虛通道分配策略和三維路由算法進行評估，開發(fā)了三維片上網(wǎng)絡路由仿真器。在均勻隨機、置換以及熱點三種流量模式下，引入了自相似業(yè)務模型，提高仿真結果的可信性。在三種流量