基于自相似特性的片上網(wǎng)絡(luò)流量分析與建模.pdf

1、片上網(wǎng)絡(luò)(Networks-on-Chip，NoC)是為解決深亞微米尺寸下總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)級(jí)芯片(System-on-Chip，SoC)通信效率低、可擴(kuò)展性差、集成度受限等問(wèn)題而提出來(lái)的一種全新的通信架構(gòu)。采用NoC通信結(jié)構(gòu)的多核系統(tǒng)級(jí)芯片(Multi-Processor SoC, MPSoC)不再受全局時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)和布線的困擾，全局異步局部同步(Globally Asynchronous Locally Synchronous，GALS)

2、的時(shí)鐘設(shè)計(jì)能夠提供理論上的空間無(wú)限擴(kuò)展性?；诜纸M交換的核間通信提供了理想的帶寬和高效率低延時(shí)的通信質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)化的通信架構(gòu)和規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫沟肐P重用設(shè)計(jì)(Intellectual Property Reuse)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在NoC設(shè)計(jì)中有了更大的發(fā)揮空間。
　　網(wǎng)絡(luò)流量特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有著極大的影響。針對(duì)因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量研究已經(jīng)取得了豐碩的成果并且為互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。近年來(lái)隨著NoC研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)NoC網(wǎng)

3、絡(luò)上的流量不能簡(jiǎn)單地用傳統(tǒng)的泊松、馬爾科夫等短相關(guān)(Short Range Dependence, SRD)模型來(lái)模擬，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸如Mpeg2編解碼系統(tǒng)等具體電路的核間通信流量是存在明顯的長(zhǎng)相關(guān)(Long Range Dependence, LRD)特性的。因此，用自相似理論去分析NoC系統(tǒng)的流量特性，建立一種符合實(shí)際流量模式的長(zhǎng)相關(guān)流量模型并且在模型基礎(chǔ)上合成用于設(shè)計(jì)的早期仿真注入的流量，是目前NoC研究領(lǐng)域設(shè)計(jì)空間拓展的一個(gè)前沿

4、方向。
　　本文通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)流量模型研究的相關(guān)理論，結(jié)合片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法首先驗(yàn)證了片上網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量是存在突發(fā)性的，然后根據(jù)Hurst參數(shù)的估算方法，計(jì)算出了映射有OFDM基帶系統(tǒng)的NoC的交換節(jié)點(diǎn)處流量自相似參數(shù)大小。將影響網(wǎng)絡(luò)流量突發(fā)性的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)作為變量，分析了流水模型下Hurst參數(shù)隨處理器流水級(jí)數(shù)和虛通道數(shù)目的變化規(guī)律。最后，利用經(jīng)典的MMPP(2)方法合成了具有長(zhǎng)相關(guān)特性的自相似流量，并以此流量作為