片上網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)的容錯(cuò)方法研究.pdf

1、隨著集成電路制造工藝的不斷發(fā)展，芯片上可集成的晶體管的數(shù)目和芯片的集成度都在不斷增加，這使得單個(gè)芯片上可以集成數(shù)十甚至上百個(gè)IP核(Intellectual Property Core)。隨著芯片上IP核數(shù)量的增多和及芯片上同構(gòu)和異構(gòu)模塊的廣泛結(jié)合，使得片上通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)變得日益重要，基于總線通訊架構(gòu)的片上系統(tǒng)(System-on-Chip，SoC)將面臨以下問(wèn)題：可擴(kuò)展性問(wèn)題、分時(shí)通訊所引起的通訊效率問(wèn)題、全局時(shí)鐘同步而引起的功耗和面

2、積等問(wèn)題。因此，為了解決以上問(wèn)題，片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip，NoC)作為一種全新的互連結(jié)構(gòu)被提了出來(lái)?；诎粨Q機(jī)制的NoC以其具有的良好的可擴(kuò)展性、更高的性能和更低的功耗等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是未來(lái)多核SoC最具有前途的互連體系架構(gòu)。與此同時(shí)，隨著特征尺寸的不斷縮小，深亞微米工藝下的芯片在生產(chǎn)和使用過(guò)程中更容易出現(xiàn)故障，因此，如何保證片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)在出現(xiàn)故障時(shí)仍能正常工作已成為研究的熱點(diǎn)。
　　本文重點(diǎn)介紹了2D Mes

3、h結(jié)構(gòu)NoC通訊架構(gòu)的基本知識(shí)，并基于此架構(gòu)設(shè)計(jì)了一種可靠性高的通訊架構(gòu)，同時(shí)針對(duì)所提出的通訊架構(gòu)設(shè)計(jì)了一種容錯(cuò)路由算法。論文的主要工作如下：
　　(1)介紹了片上網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的背景、研究的關(guān)鍵問(wèn)題和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；介緇了2D Mesh結(jié)構(gòu)NoC，同時(shí)對(duì)2D Mesh結(jié)構(gòu)NoC中的軟硬故障和相應(yīng)的容錯(cuò)技術(shù)等基本知識(shí)進(jìn)行了介緇。
　　(2)為了提高片上網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)的可靠性，設(shè)計(jì)了一種低硬件開(kāi)銷(xiāo)的雙端口資源網(wǎng)絡(luò)接口(Resource

4、 Network Interface，RNI)，基于傳統(tǒng)2D Mesh結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用雙端口RNI將每個(gè)IP核都連接到上下相鄰的兩個(gè)路由器上，從而得到一種具有高可靠性的NoC通訊架構(gòu)DPA(Dual Port Architecture)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，DPA架構(gòu)具有較高的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的雙端口資源網(wǎng)絡(luò)接口具有較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)。
　　(3)本文提出的DPA架構(gòu)豐富了IP核通訊路徑的多樣性，提高了通訊架構(gòu)的可靠性。由于目前的容錯(cuò)路由算