低負載片上網(wǎng)絡通訊路徑約束方法研究.pdf

1、多核處理器需要片上通訊系統(tǒng)以應對核間并發(fā)通訊，并提供良好的可擴展性。片上網(wǎng)絡憑借傳輸路徑多樣化的特征，成為了多核核間通訊的重要解決方案。但是目前上層軟件所需的核間傳輸數(shù)據(jù)量較少，片上網(wǎng)絡的通訊資源閑置較多，因此在滿足目前軟件通訊需求的前提下，可對片上網(wǎng)絡資源進行簡化以提升系統(tǒng)性能。本文試圖從傳輸路徑多樣性入手，通過對片上網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸路徑進行約束，簡化片上網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包的處理流程，以提高片上網(wǎng)絡的整體性能。
　　本文通過考察片上網(wǎng)絡

2、路徑多樣性，發(fā)現(xiàn)可以對數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂竭M行合并，集中數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)向的位置，通過簡化無需處理傳輸轉(zhuǎn)向的路由器的處理流程，以提升片上網(wǎng)絡整體性能。在具體實現(xiàn)上，設計了一種預配置片上網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在硬件設計和軟件算法層面通過對網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸線路進行調(diào)整合并，消除部分路由器中的傳輸沖突，簡化路由器對數(shù)據(jù)包的處理流程，降低片上網(wǎng)絡整體的通訊延遲和傳輸能耗。本文的研究主要包括以下三個方面:
　　1)設計了可配置片上網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。通過在路由器中增加定向的數(shù)

3、據(jù)傳輸通訊通道，使路由器可以配置為定向轉(zhuǎn)發(fā)模式，省略了路由計算和仲裁判斷等步驟。并且調(diào)整了注入排出的數(shù)據(jù)通道和緩存管理機制，確保不同模式的路由器可以在網(wǎng)絡中協(xié)同工作;
　　2)設計了多階段任務映射算法。預先對典型的任務通訊特征進行分析優(yōu)化，在運行時通過提取計算任務的通訊特征，根據(jù)典型的通訊模式將其分組，并通過分組交換的方式對映射結(jié)果進行調(diào)整，在縮短總通訊距離的同時，對片上網(wǎng)絡的整體通訊進行規(guī)劃;
　　3)設計了稀疏路由算法。

4、將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸過程分為直線轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)向兩種類型，通過對片上網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸路徑進行調(diào)整合并，集中網(wǎng)絡中負責對數(shù)據(jù)傳輸方向進行調(diào)整的路由器的位置，將數(shù)據(jù)傳輸劃分為明確的階段，省略各階段內(nèi)不必要的路由計算。
　　本文設計了基于模擬器的實驗環(huán)境，利用綜合通訊和真實通訊對上述的優(yōu)化設計進行了測試驗證。實驗結(jié)果表明:多種不同布局的可配置片上網(wǎng)絡在低負載通訊下都可以降低約25％的網(wǎng)絡平均通訊延遲和超過60％的傳輸能耗;多階段任務映射算法適用

5、于多線程和多任務等不同類型的計算環(huán)境，可以縮短約20％的總通訊距離;稀疏路由算法可以有效合并網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸路徑，提高通訊資源的利用率，配合可配置路由器，可以降低約30％的平均通訊延遲和約13％的通訊能耗。
　　本文提出的預配置片上網(wǎng)絡，通過在任務映射和路由算法對網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸路徑進行約束，并通過可配置路由器對特定的通訊模式進行優(yōu)化，省略了不必要的處理流程，提高了網(wǎng)絡的通訊資源利用率，可以對普遍的低負載片上網(wǎng)絡進行系統(tǒng)性優(yōu)化，廣