片上網(wǎng)絡(luò)的建模仿真與性能優(yōu)化研究.pdf

1、得益于半導(dǎo)體工藝和VLSI設(shè)計技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)能夠勝任越來越復(fù)雜和高性能需求的工作。然而工藝尺寸的持續(xù)減小和嵌入式應(yīng)用對帶寬需求的增加，使得傳統(tǒng)總線式的片上通信架構(gòu)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。片上網(wǎng)絡(luò)以其出色的擴(kuò)展性、靈活性和傳輸并行性等特點(diǎn)，受到廣泛的關(guān)注，成為替代傳統(tǒng)總線的新興通信架構(gòu)。
　　 片上網(wǎng)絡(luò)具有多樣化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、復(fù)雜的通信協(xié)議和眾多的配置參數(shù)，構(gòu)成了巨大的設(shè)計空間。如何從中選擇最適合的架構(gòu)，是設(shè)計初期應(yīng)解決的重要

2、問題之一。本文提出了一個適用于大規(guī)模設(shè)計空間搜索和參數(shù)優(yōu)化的解析模型，它以M/M/1/K排隊系統(tǒng)為基礎(chǔ)，可應(yīng)用于任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅計算了平均延遲和吞吐量等基本性能信息，還可以分析各路由器中等待延遲的空間分布狀況，能夠快速定位擁塞區(qū)域。該模型的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了一種基于路徑分解的性能評估方法，它利用路由信息對共享鏈路進(jìn)行拆解和分類，分析和量化了蟲孔交換中鏈路相關(guān)性對傳輸延遲的影響，提高了建模精度。
　　 解析模型基于統(tǒng)計方法和數(shù)學(xué)公

3、式來分析網(wǎng)絡(luò)行為，抽象層次高，運(yùn)行速度快，在處理靜態(tài)的、可量化的系統(tǒng)參數(shù)方面具有較好的效果。但是，對于動態(tài)可配置的架構(gòu)、復(fù)雜的流控策略以及難以量化的因素，解析模型則較難處理，還需要借助于精確度更高的仿真工具。本文設(shè)計了一款時鐘精確的片上網(wǎng)絡(luò)仿真器。它細(xì)粒度的模擬了路由器的流水線結(jié)構(gòu)和控制邏輯，不僅支持多虛通道的管理和分配、蟲孔交換方式、基于信用量的流控機(jī)制等通信技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、流量模式以及緩存大小等參數(shù)配置方面也具有很好的靈活性。通過

4、對不同參數(shù)的片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真分析，可以看出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、虛通道數(shù)目和緩存深度等因素對通信性能的影響，從而幫助設(shè)計者優(yōu)化互聯(lián)架構(gòu)和改善通信質(zhì)量。
　　 在對片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理建模和精確模擬的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于非均勻帶寬異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量優(yōu)化方法。通過分析影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量的關(guān)鍵因素，提出了基于通信量和基于通道利用率兩種不同的通信容量規(guī)劃策略，在有限的連線資源下優(yōu)化通道帶寬，提高通信性能?；谕ㄐ帕康膸挿峙浞桨钢豢紤]了流量負(fù)載在不同鏈