面向片上網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)演算應(yīng)用研究.pdf

1、當前，隨著芯片內(nèi)部核數(shù)和Cache容量的增加，片內(nèi)的互連壓力越來越大，傳統(tǒng)的互連方式越來越不適應(yīng)現(xiàn)在的需求。典型的傳統(tǒng)互連方式有總線和交叉開關(guān)?？偩€在每個時鐘周期只能處理一個節(jié)點發(fā)出的信息，對于一個8核以上的處理器如果采用總線連接則吞吐率太低。而交叉開關(guān)的面積和端口數(shù)的平方是成正比的，對于16核以上的處理器采用交叉開關(guān)則面積開銷太大。片上網(wǎng)絡(luò)成為解決片上互連問題的重要手段。片上網(wǎng)絡(luò)(Noc)的設(shè)計內(nèi)容主要包括拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、路由設(shè)計和流控

2、。Mesh和Torus結(jié)構(gòu)是目前Noc中用得最多的拓撲結(jié)構(gòu)，其布局簡單、鏈路利用率高且可擴展性強。路由算法是路由設(shè)計的重要部分，它決定了數(shù)據(jù)包傳送的路徑，Noc的許多特性如連通性、自適應(yīng)性等都由路由算法決定。如何對路由算法的延遲及積壓特性進行衡量，并合理的評估路由算法對于片上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計具有重要意義。同時，拓撲結(jié)構(gòu)的不同也極大地影響了片上網(wǎng)絡(luò)的性能，對拓撲結(jié)構(gòu)的延遲等參數(shù)進行測量對其設(shè)計具有重要意義。在以往的研究中，片上網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)測量主要

3、是通過模擬器的方法，該方法時間及資源的占用率高，且模擬方法得到的是網(wǎng)絡(luò)的平均性能參數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)的Qos服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)在最壞情況下的性能參數(shù)比平均參數(shù)有更高的參考價值。網(wǎng)絡(luò)演算是一種基于最小加代數(shù)和最大加代數(shù)的網(wǎng)絡(luò)性能分析工具，具有深厚的理論背景，使用網(wǎng)絡(luò)演算對網(wǎng)絡(luò)進行分析相比于傳統(tǒng)的模擬器方法占用時間及資源少，并能極大地推進Qos領(lǐng)域的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用確定性網(wǎng)絡(luò)演算的方法分析了片上網(wǎng)絡(luò)使用廣泛的2D Mesh結(jié)構(gòu)

4、下的兩種路由算法，XY和XY-YX路由算法，對比分析了在兩種路由算法下，網(wǎng)絡(luò)流的端到端延遲以及結(jié)點的積壓情況。⑵提出了片上路由算法評價的通用算法，并對比了算法結(jié)果和Omnet++仿真得到的結(jié)果，算法相比于傳統(tǒng)的模擬器方法時間復雜度低，占用資源少，能得到網(wǎng)絡(luò)最壞情況下的性能，對網(wǎng)絡(luò)的Qos服務(wù)具有重要意義。⑶分析了兩種3D片上網(wǎng)絡(luò)復雜結(jié)構(gòu)下網(wǎng)絡(luò)的時延情況，并進行了對比分析，并結(jié)合其它相關(guān)參數(shù)得到兩種結(jié)構(gòu)的綜合對比。⑷面向片上網(wǎng)絡(luò)的通訊需求