片上網(wǎng)絡(luò)多粒度層次化故障建模與仿真研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，基于總線(xiàn)通信構(gòu)架的片上系統(tǒng)（SoC）諸多弊端日益突出，片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。然而由于芯片集成度的提高，使得片上網(wǎng)絡(luò)芯片在生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)行中更容易受到工藝波動(dòng)的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)故障的可能性也隨之增加。因此，片上網(wǎng)絡(luò)故障模型和容錯(cuò)可靠性成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，而現(xiàn)階段的故障模型存在著不合理性，故障模型改進(jìn)的同時(shí)必須通過(guò)相應(yīng)的容錯(cuò)路由算法才能保證系統(tǒng)最大可靠性。基于此，本文針對(duì)如何建立合理適用的故障模型和相應(yīng)容錯(cuò)路

2、由算法，展開(kāi)了研究。主要工作如下：
　?。?）對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)傳輸層故障模型加以研究，建立了粗粒度錯(cuò)誤包和細(xì)粒度丟包故障概率模型。分析片上網(wǎng)絡(luò)通信中噪聲電壓與通道誤碼率的關(guān)系，結(jié)合漢明碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼原理，得到它們各自的糾錯(cuò)極限；應(yīng)用于本文的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，給出相應(yīng)的粗粒度錯(cuò)誤包和細(xì)粒度丟包故障模型。
　?。?）研究了片上網(wǎng)絡(luò)鏈路層故障模型，建立一種粗粒度鏈路時(shí)延故障模型和細(xì)粒度串?dāng)_性時(shí)序違規(guī)故障模型。對(duì)于粗粒度鏈路時(shí)延故障模型，本

3、文分析超深亞微米條件下工藝波動(dòng)對(duì)電路參數(shù)的影響，根據(jù)Elmore延遲模型并結(jié)合延遲余量給出延時(shí)故障模型；對(duì)于細(xì)粒度串?dāng)_性時(shí)序違規(guī)故障模型，利用雙指數(shù)串?dāng)_模型得到串?dāng)_時(shí)間的近似高斯分布，并根據(jù)片上網(wǎng)絡(luò)電路正常工作的時(shí)序約束，給出了串?dāng)_性時(shí)序違規(guī)故障模型。最后根據(jù)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了兩種模型的合理性。
　?。?）研究了片上網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層故障模型和容錯(cuò)路由算法，建立了多粒度活躍性鏈路故障模型和量化的微粒度節(jié)點(diǎn)功能故障模型，提出一種簡(jiǎn)單快速的故

4、障測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了基于緩存動(dòng)態(tài)重用的容錯(cuò)路由算法（CDRRA-QFM）。本文先自定義片上網(wǎng)絡(luò)活路鏈路，建立多粒度的活躍性鏈路故障模型；針對(duì)當(dāng)前功能故障模型的某種不確定性，提出量化的節(jié)點(diǎn)功能故障模型；通過(guò)加入輸入輸出緩存切換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于該模型的簡(jiǎn)單快速測(cè)量方法；最后通過(guò)動(dòng)態(tài)重用鏈路暫時(shí)不可用端口的緩存和本地空閑時(shí)緩存實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)路由算法。
　　EsyNet仿真結(jié)果顯示，本文的多粒度活躍性鏈路故障模型更合理；測(cè)量方法開(kāi)銷(xiāo)小速度快，綜