片上網(wǎng)絡(luò)路由器故障檢測(cè)及容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、片上網(wǎng)絡(luò)相較于傳統(tǒng)基于總線架構(gòu)的片上系統(tǒng)而言，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、低延和高帶寬等優(yōu)點(diǎn)。但隨著集成電路規(guī)模的逐步增大和晶體管尺寸的進(jìn)一步縮小，由生產(chǎn)缺陷、軟錯(cuò)誤和老化等導(dǎo)致的芯片失效率不斷攀升，對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可容錯(cuò)性設(shè)計(jì)已顯得尤為重要。因此，本文針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)中路由器面臨的可靠性問題，從故障檢測(cè)和故障容忍兩點(diǎn)做出相關(guān)研究。論文主要工作如下:
　　(1)針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)路由器中輸入端口buffer和交叉開關(guān)可能出現(xiàn)的軟硬故障提出了一種新穎的故障

2、模型-通道故障模型，同時(shí)針對(duì)這種故障模型設(shè)計(jì)出隔離通道故障檢測(cè)方法。通道故障模型把數(shù)據(jù)流從路由器輸入端口到輸出端口所途經(jīng)的部件統(tǒng)一歸化成一個(gè)通道，若數(shù)據(jù)在某個(gè)通道中傳輸時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則判定該通道發(fā)生故障。此時(shí)，隔離通道故障檢測(cè)方法在不干擾路由器其他無故障通道正常傳輸數(shù)據(jù)的前提下，對(duì)出錯(cuò)通道進(jìn)行故障檢測(cè)，來進(jìn)一步確定該出錯(cuò)通道的故障類型（軟故障或者硬故障）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該故障模型下的容錯(cuò)路由器具有更低的硬件開銷，而且隔離通道故障檢測(cè)方法對(duì)

3、系統(tǒng)性能的影響較低。
　　(2)針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)中路由器出現(xiàn)的故障，提出了一種高性能低開銷的容錯(cuò)方案。首先，該方案通過使用一些現(xiàn)有技術(shù)的巧妙結(jié)合來減小路由器正常傳輸延時(shí)，降低路由器基礎(chǔ)開銷。其次，若通道出現(xiàn)故障，本文使用帶回收指針的buffer來重傳故障通道中的數(shù)據(jù);若通道發(fā)生硬故障，則通過額外添加的冗余通道傳輸出故障通道中的數(shù)據(jù)。帶回收指針的buffer將大大減小重傳buffer面積和功耗開銷，容錯(cuò)冗余通道則是使用最小的開銷來達(dá)到網(wǎng)