片上網(wǎng)絡基礎研究及拓撲結(jié)構設計.pdf

1、片上網(wǎng)絡（Network-on-Chip，NoC）是在集成電路芯片上實現(xiàn)的互聯(lián)通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，它是對片上系統(tǒng)（System-on-Chip，SoC）的改進。由于集成電路集成度的快速提高，采用總線結(jié)構的片上系統(tǒng)(SoC)越來越不能滿足日益增長的網(wǎng)絡通信需求，其弊端逐漸暴露出來。片上網(wǎng)絡正是在這種情況下出現(xiàn)的，它將計算機網(wǎng)絡技術移植到芯片設計中，使用網(wǎng)絡結(jié)構來代替總線結(jié)構，將計算和通信分離開來，從體系結(jié)構上解決了片上系統(tǒng)面臨的瓶頸問題，具有很

2、好的發(fā)展前景。
　　片上網(wǎng)絡主要由三方面的因素所表征，即拓撲結(jié)構、路由算法和交換技術。這些技術決定了網(wǎng)絡中節(jié)點的布局和鏈接方式以及數(shù)據(jù)通訊方式。本文的主要工作就是對 NoC的主要技術行研究，并提出了一種新的拓撲結(jié)構。具體內(nèi)容如下：
　　1)研究了片上網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構、路由算法和交換技術等，在此基礎上，對2D Mesh結(jié)構進行了改進，提出了MI-Mesh結(jié)構，該拓撲結(jié)構最大的特點是一個資源節(jié)點可以與多個路由節(jié)點相連，使網(wǎng)絡的連通

3、性大大增強，與2D Mesh相比網(wǎng)絡直徑減小，并具有一定的容錯功能，對多播通信的實現(xiàn)提供了便利條件。
　　2)針對 MI-Mesh結(jié)構的連線特點，在XY路由算法的基礎上為該拓撲結(jié)構設計了一種路由算法SPF(Shortest Path First)，該算法盡量選擇從源節(jié)點到目的節(jié)點的最短路徑進行數(shù)據(jù)通信，如果不通，再試圖利用網(wǎng)絡的連通性特點選擇其他路徑通信。針對 SPF算法存在一些不足，進一步提出了自適應 SPF算法，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)更加

4、靈活，充分利用了網(wǎng)絡的特性。
　　3)結(jié)合電源門控(Power Gating)技術，在自適應 SPF算法的基礎上實現(xiàn)了一種低功耗設計，將處于空閑狀態(tài)的端口關閉，在適當時候?qū)⑵鋯拘眩源藖磉_到降低功耗的目的。最后對 MI-Mesh結(jié)構在兩種路由算法下的性能進行了仿真，并與2D Mesh在接收率和功耗方面進行比較，結(jié)果表明在數(shù)據(jù)接收率方面，改進后的結(jié)構明顯高于2D Mesh結(jié)構。另外，采用低功耗設計使系統(tǒng)的功耗有了明顯降低，特別是在網(wǎng)