片上網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由算法的設(shè)計(jì)與性能分析.pdf

1、隨著半導(dǎo)體制作工藝技術(shù)的高速發(fā)展，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的總線結(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約著其自身的發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)傳輸速率無法滿足用戶的需求。為了解決總線所帶來的問題，人們提出了“片上網(wǎng)絡(luò)”的思想，片上網(wǎng)絡(luò)的研究越來越引起人們的關(guān)注?，F(xiàn)階段片上網(wǎng)絡(luò)研究的主要方向有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、流量控制、無死鎖、容錯(cuò)與性能分析等方面。本文主要研究的方向是自適應(yīng)路由算法，自適應(yīng)路由算法不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)的可通性，還要考慮網(wǎng)絡(luò)的需求，以便達(dá)到網(wǎng)絡(luò)性能的最優(yōu)化。
　　分析了片上網(wǎng)絡(luò)國(guó)

2、內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀以及本課題的意義，同時(shí)研究了NoC各類路由算法的工作原理以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)低時(shí)延、低功耗、無死鎖、無擁塞等網(wǎng)絡(luò)性能之間的平衡原則，本文提出了兩種自適應(yīng)路由算法，此算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能，滿足用戶的網(wǎng)絡(luò)需求。
　　針對(duì)2D Mesh結(jié)構(gòu)下XY路由算法易出現(xiàn)路徑單一與擁塞的問題，本文提出了一種基于虛擬通道的自適應(yīng)路由算法。此算法先分析網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)度進(jìn)行選取一條合適的路由路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)每

3、個(gè)路由節(jié)點(diǎn)加入擁塞控制機(jī)制，避免網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐掏铝?。與XY路由算法相比，在性能方面本算法在吞吐量、傳輸時(shí)延與功耗等方面有很大的提高。
　　針對(duì)2D Mesh結(jié)構(gòu)下的片上網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間相距較遠(yuǎn)時(shí)所消耗的時(shí)延與功耗會(huì)相應(yīng)升高，并有可能出現(xiàn)路徑局部擁塞現(xiàn)象，本文提出的基于Mes h-Tr ee拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的自適應(yīng)路由算法可以解決此問題。此算法在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面先將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分成若干區(qū)域，并

4、于此區(qū)域上增加了一個(gè)上層路由節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)包在源/目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)闹薪?，從而縮短了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延與功耗，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。
　　本文所提出的兩種路由算法都是犧牲網(wǎng)絡(luò)某方面的性能，從而提高網(wǎng)絡(luò)其它方面的性能：第一種VARA路由算法的適用范圍為2D Mesh結(jié)構(gòu)，提高了吞吐量、時(shí)延與功耗等方面的性能；第二種路由算法從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為入口，雖然它能夠改變網(wǎng)絡(luò)性能和增加網(wǎng)絡(luò)路徑，但是此路由算法不能很好的拓展，只能適用于特定的路由結(jié)構(gòu)。