緩存共享的容錯(cuò)NoC設(shè)計(jì).pdf

1、片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip, NoC)作為一個(gè)新的設(shè)計(jì)方法被提出，它彌補(bǔ)了片上系統(tǒng)(System-on-Chip, SoC)帶來的一系列問題:可擴(kuò)展性差、總線通訊效率低、單一時(shí)鐘同步等。NoC采用全局異步——局部同步的通訊機(jī)制，不僅有良好的可擴(kuò)展性和可預(yù)測性，還提供了高帶寬的并行通訊能力。
　　 隨著對NoC不斷深入的研究，給設(shè)計(jì)者們引入了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，例如功耗和穩(wěn)定性。為了獲得高性能的片上網(wǎng)絡(luò)，大量的緩存被利用

2、到片上網(wǎng)絡(luò)通信中，造成了緩存冗余和功耗泄露。并且，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)片上網(wǎng)絡(luò)中緩存達(dá)到一定數(shù)目時(shí)，片上網(wǎng)絡(luò)的性能并不是隨著緩存隊(duì)列數(shù)目的增加而線性增長的，反而對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成負(fù)面影響。研究表明片上網(wǎng)絡(luò)中所有路由器的緩存隊(duì)列占據(jù)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)緩存的60％左右，緩存在時(shí)間和空間上利用率低，從而導(dǎo)致了大量的功耗泄漏，更重要的是路由器中的緩存隊(duì)列不能共享嚴(yán)重造成了功耗浪費(fèi)。因此，本文對通用路由器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出緩存共享的路由器。該路由器減少計(jì)算單元(

3、Processing Element，PE)輸入物理通道的緩存隊(duì)列，使其與其他端口的輸入物理通道的緩存隊(duì)列共享，提高了緩存的利用率，降低功耗和硬件開銷。
　　 基于緩存共享的路由器，本文提出了容錯(cuò)的路由算法。由于片上網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對路由節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤很敏感，一旦有鏈路或者路由器出現(xiàn)問題，核之間的通信就不能得到保證。尤其隨著片上網(wǎng)絡(luò)IP核的增加，路由器和鏈路故障會(huì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成不可想象的災(zāi)難。所以路由算法是否具有容錯(cuò)能力影響整個(gè)體系結(jié)構(gòu)

4、的穩(wěn)定性。本文提出了一個(gè)融合緩存共享路由器的容錯(cuò)路由算法，該算法在PE輸入物理通道分別與X維、Y維輸入物理通道緩存共享的情況下，通過動(dòng)態(tài)閾值來控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的擁塞，在最短路徑中選擇沒有故障和擁塞度相對較小的路徑，將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，改善了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延遲，提高了穩(wěn)定性，在一定程度上降低了功耗開銷。
　　 最后，本文利用周期精確的Noxim模擬器，在三種不同的流量模式下，分別對本文的路由算法、XY路由算法和DyAD路由算法