片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，片上系統(tǒng)（System on Chip, SoC）的集成度也在不斷的提高。片上系統(tǒng)的多個(gè)IP核間一般采用總線方式進(jìn)行連接，伴隨電路規(guī)模的不斷增大，該方式已無法滿足多 IP核之間的通信需求。為了解決總線結(jié)構(gòu)的諸多不足，片上網(wǎng)絡(luò)（Network on Chip, NoC）作為一種新的解決方法被提出。片上網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了通信和計(jì)算的分離，有效提高了片上系統(tǒng)的性能。在片上網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)研究領(lǐng)域中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法是兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域

2、。其中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義了網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)與鏈路的布局和互連的方式，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率和平均延遲等方面的性能及路由算法的設(shè)計(jì)方案都有著至關(guān)重要的影響。
　　本文主要針對片上網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。簡單的介紹了研究片上網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)知識，其中包括片上網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)、交換機(jī)制、路由算法及死鎖等問題，并深入研究了Mesh、Torus、Octagon和BFT等典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了各自的優(yōu)勢及缺陷。針對 Mesh結(jié)構(gòu)平均延遲及網(wǎng)絡(luò)直徑較大的缺

3、陷，本文提出了一種對 Mesh結(jié)構(gòu)的改進(jìn)策略，即 Vertices interconnect Mesh（VMesh）結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過增加六條長鏈路將位于Mesh結(jié)構(gòu)四個(gè)頂點(diǎn)的交換結(jié)點(diǎn)互連。在此基礎(chǔ)上，提出了基于VMesh結(jié)構(gòu)的無死鎖的VXY路由算法。通過理論計(jì)算證明了該結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)直徑、平均距離及吞吐量等性能方面的優(yōu)勢。通過 gpNoCsim模擬器分別對 Mesh結(jié)構(gòu)和VMesh結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在平均延遲和平均距離等方面 VMe