片上互連網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多核技術(shù)的發(fā)展使得處理器向通信密集型轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的總線設(shè)計(jì)不能滿足相應(yīng)的通信需求。片上互連網(wǎng)絡(luò)具有高可擴(kuò)展性和靈活性，已經(jīng)成為解決多核處理器通信瓶頸的有效方式。但是，隨著片上網(wǎng)絡(luò)集成度不斷增大，其可靠性問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。本文針對(duì)片上互連網(wǎng)絡(luò)的永久鏈路錯(cuò)誤和永久路由器組件錯(cuò)誤的容錯(cuò)策略展開(kāi)研究：
　　第一，通過(guò)分析片上互連網(wǎng)絡(luò)鏈路的永久性錯(cuò)誤，提出了基于區(qū)域洪水路由的實(shí)時(shí)容錯(cuò)路由算法。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的容錯(cuò)，我們首先提出了容錯(cuò)的MPI-l

2、ike通信協(xié)議。在該協(xié)議中，如果發(fā)送請(qǐng)求消息的源結(jié)點(diǎn)一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到響應(yīng)，就認(rèn)為鏈路出錯(cuò)，并進(jìn)入尋找無(wú)錯(cuò)路由的過(guò)程。我們提出的基于區(qū)域洪水的路由算法用于尋找無(wú)錯(cuò)路由。該算法在源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的矩形區(qū)域內(nèi)廣播尋找路由的報(bào)文，每一步搜尋都朝著目的結(jié)點(diǎn)的方向進(jìn)行。這一算法相對(duì)于傳統(tǒng)的洪水路由算法，減少了大量無(wú)用消息包，減少平均網(wǎng)絡(luò)延遲，避免網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時(shí)卻只帶來(lái)了很小的容錯(cuò)能力損失。
　　通過(guò)booksim模擬器比較平均包延遲，

3、我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域洪水路由相對(duì)于傳統(tǒng)的洪水路由算法能夠大幅地降低延遲。特別是在bit complement模式下，獲得的延遲降低達(dá)25％。此外，我們還比較了區(qū)域洪水路由算法和傳統(tǒng)洪水路由算法的容錯(cuò)能力。結(jié)果表明，在低錯(cuò)誤(<4%)的網(wǎng)絡(luò)中，我們的方法獲得的容錯(cuò)能力比傳統(tǒng)洪水路由只降低了2%。最后，我們使用RTL-Router以及DC(Design Compile)綜合工具評(píng)估面積和功耗開(kāi)銷。相比于基本的路由器，我們的設(shè)計(jì)開(kāi)銷約為12%。

4、>　　第二，通過(guò)分析片上互連網(wǎng)絡(luò)路由器組件的永久性錯(cuò)誤，提出了高可靠性、高性能和低開(kāi)銷的容錯(cuò)路由器設(shè)計(jì)。在兩階段標(biāo)準(zhǔn)路由器基礎(chǔ)上，我們使用雙路由策略容忍路由計(jì)算單元出錯(cuò)，使用默認(rèn)勝利者策略容忍虛擬通道分配單元出錯(cuò)，使用實(shí)時(shí)仲裁器選擇策略容忍交叉開(kāi)關(guān)分配單元出錯(cuò)以及使用雙旁路總線機(jī)制容忍交叉開(kāi)關(guān)單出錯(cuò)。和之前的容錯(cuò)路由器設(shè)計(jì)不同，我們首次利用流水段優(yōu)化和路由算法的特點(diǎn)，在容錯(cuò)設(shè)計(jì)中考慮了網(wǎng)絡(luò)性能，并解決了錯(cuò)誤容忍所帶來(lái)的性能下降問(wèn)題。我們

5、的設(shè)計(jì)在高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)下仍然可以維持性能。
　　我們?cè)谖闹信c現(xiàn)有的容錯(cuò)路由器設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明我們的設(shè)計(jì)可以獲得更好的性能，尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時(shí)。同時(shí)，我們?cè)u(píng)估了設(shè)計(jì)的面積開(kāi)銷，并利用硅保護(hù)因子(SPF)評(píng)價(jià)路由器的可靠性。結(jié)果表明，在硬件開(kāi)銷降低16%的基礎(chǔ)上，SPF提高了44.7%。因此，我們的路由器設(shè)計(jì)具有更好的性能，更低的開(kāi)銷以及更高的可靠性。
　　綜上，本文圍繞片上網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)問(wèn)題展開(kāi)研究。首先，針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)的永