一种分层结构的片上网络路由设计

随着同一芯片中处理器数日的不断增加,层次化网络结构将成为片上网络(NoC)拓扑研究的热点.针对典型的NoC不规则分层拓扑结构,设计了一套新的免死锁混合路由算法以及新的节点编址方式.同时提出了一种新的交换节点设计构想,并给出了一种有效的拥塞控制策略.仿真结果表明,当网络中数据流量变大时分层网络比传统二维网络具有更小的传输时延以及更大的吞吐量.     

基于二维torus片上网络的间隙式流量控制及路由算法的研究

基于片上网络中常用的虚切通交换技术,提出了间隙式流量控制策略,为了改进片上网络路由机制的免死锁性和减少数据包的传输路径,根据二维Torus片上网络结构,又研究了与此相对应的间隙式自适应路由算法,并对该算法进行了免死锁证明.在NOXIM下仿真结果表明,此算法在数据包延迟和系统吞吐量方面明显优于X-Y,West-First,Odd-Even这些常规的路由算法.     

一种基于2D-mesh的低延迟NoC路由算法设计

在分析拐弯模型(Turn Model)的基础上,提出了一种确定性的最短路径无死锁路由算法,该算法针对2D-mesh结构中的奇偶列分别采取不同的路由算法,减少了单个通道的拥塞度,从而减少了延迟。仿真结果表明,该方法能够有效地减少数据传输延迟,从而提高了片上网络(network onchip,NoC)的通信效率。     

3D NoC测试规划研究与实现

针对3D NoC资源内核的测试,采用NoC重用测试访问机制和XYZ路由方式,建立功耗模型,并通过云进化算法将IP核的测试数据划分到各TAM上进行并行测试,从而降低了测试时间。实验以ITC 02标准电路作为测试对象,其结果表明,文中方法可以有效地减少测试时间,提高了测试效率。     

一种完全自适应片上路由器的设计

针对片上网络的死锁问题,文中根据所提出的完全自适应路由思想—基于虚拟网络的自适应路由算法,设计了一个完全自适应片上路由器.重点介绍了路由算法及路由器的系统结构,最终设计实现了一个高效、低代价的完全自适应路由器,并在2D Mesh拓扑结构下对其性能进行了模拟验证.实验得出该路由器实现了无死锁的自适应路由,并降低了平均网络延迟,提高了网络吞吐量.     

面向通信能耗的3D NoC映射研究

对于传统的平面结构,三维片上网络(3D NoC)具有更好的集成度和性能,在单芯片内部可以集成更多的处理器核。3D NoC作为2D NoC的结构拓展,在性能提高和低功耗设计方面更具优越性,成为多核系统芯片结构的主流架构。映射就是应用某种算法寻找一种最优方案,将通信任务图的子任务分配到NoC的资源节点上,保证NoC的通信能耗最小。参照2D NoC的研究方法,提出了针对3D网格NoC的通信能耗模型,采用蚁群算法实现了面向通信能耗的NoC映射。实验结果表明,面向不同网络规模的3D网格NoC平台,蚁群映射同随机映射相比,通信能耗降低可以达23%～42%。     

Torus网络中基于中心距离的完全自适应路由算法

Torus网络凭借其优越的结构特性,引起了工业界和学术界的广泛关注.高效、无死锁的路由算法设计是互连网络研究的一个重要方面.针对Torus网络实现自适应路由所需虚通道数目多的缺点,提出了自适应路由算法Gear,该算法基于中心距离的方法来限制虚通道的使用,在虚切通交换下仅需两条虚通道即可为Torus网络提供无死锁自适应路由.通过仿真对所提算法的有效性进行了验证,结果表明,在同等情况下算法Gear的性能较经典的维序路由和Duato协议具有非常明显的优势.     

基于包-电路交换的片上网络回退转向路由算法

采用包-电路交换的片上路由器,链路的建立通过发送请求包完成,而数据的传输则采用电路形式。传统的路由算法已经不能很好地适应基于包-电路交换的片上网络(NoC)新特性。该文根据包-电路交换的NoC的特点,提出了一种新的路由算法回退转向(RT)路由算法,以改善NoC性能。实验结果表明,与动态XY路由算法相比,回退转向路由算法使得网络平均吞吐量和平均包延迟最大分别改善26.7%和11.6%。     

片上网络非适应性路由算法研究

随着多核芯片上处理器的数量逐渐增加,基于总线连接的结构已无法满足大量的数据吞吐量。因此片上网络NoC(Network on Chip)被应用到多核互联中。NoC互联中路由的方法和流量控制的方法是核心部分,文章介绍了路由控制的设计算法,并就其中单芯片集成中最常用的非适应性路由算法进行了分析。     

基于虚拟通道的自适应路由算法

针对2D Mesh网络拓扑结构下NoC网络拥塞问题,文章提出了一个基于虚拟通道的NoC自适应路由算法(VARA)可以根据网络负载情况选择合适的路径,其中包括路径编码、负载适应度计算。当网络通信流超负荷时,通过缓冲区预分配法与漏桶模型来避免出现网络拥塞的现象。仿真结果表明,与XY路由算法及minimal OE(odd-even)路由算法相比,VARA具有更多可供选择的路径,降低了网络时延,提高了网络吞吐率,避免了网络拥塞。     

Performance evaluation of a routing algorithm based on Hopfield Neural Network for network-on-chip

Network on chip (NoC) has emerged as a solution to overcome the system on chip growing complexity and design challenges. A proper routing algorithm is a key issue of an NoC design. An appropriate routing method balances load across the network channels and keeps path length as short as possible. This survey investigates the performance of a routing algorithm based on Hopfield Neural Network. It is a dynamic programming to provide optimal path and network monitoring in real time. The aim of this article is to analyse the possibility of using a neural network as a router. The algorithm takes into account the path with the lowest delay (cost) form source to destination. In other words, the path a message takes from source to destination depends on network traffic situation at the time and it is the fastest one. The simulation results show that the proposed approach improves average delay, throughput and network congestion efficiently. At the same time, the increase in power consumption is almost negligible.     

一种自适应动态缓存策略准入控制算法

针对片上网络的死锁问题,基于虚拟网络的自适应路由算法,设计了一个完全自适应片上路由器.重点介绍了路由算法及路由器的系统结构,设计实现了一个低代价、高效的完全自适应路由器,并在2DMesh拓扑结构下对其性能进行了模拟验证.实验结果表明,该路由器实现了无死锁的自适应路由,并提高了网络吞吐量,降低了平均网络延迟.     

接口标记容错路由算法

随着片上系统(SoC)集成度的不断提高,IP核之间的通信故障成为亟待解决的问题,片上网络(NoC)是解决SoC通信问题的有效途径。容错路由算法是NoC设计中的关键技术,对NoC的通信效率有重要影响。在Valiant随机路由算法和源路由算法的基础上,提出了一种接口标记容错路由算法。该算法吸取了Valiant随机路由算法能平衡网络负载、降低拥塞概率的优良性能与源路由算法中路径不需要计算与查找的特点,减小了传输时延,提高了路由器的利用率。     

A multiobjective scatter search algorithm for fault-tolerant NoC mapping optimisation

Mapping IP cores to an on-chip network is an important step in Network-on-Chip (NoC) design and affects the performance of NoC systems. A mapping optimisation algorithm and a fault-tolerant mechanism are proposed in this article. The fault-tolerant mechanism and the corresponding routing algorithm can recover NoC communication from switch failures, while preserving high performance. The mapping optimisation algorithm is based on scatter search (SS), which is an intelligent algorithm with a powerful combinatorial search ability. To meet the requests of the NoC mapping application, the standard SS is improved for multiple objective optimisation. This method helps to obtain high-performance mapping layouts. The proposed algorithm was implemented on the Embedded Systems Synthesis Benchmarks Suite (E3S). Experimental results show that this optimisation algorithm achieves low-power consumption, little communication time, balanced link load and high reliability, compared to particle swarm optimisation and genetic algorithm.     

基于网络监控器的专用片上网络动态容错路由

针对专用片上网络（Network on Chip,NoC）全局通信事务管理和可靠性设计问题,提出片上网络监控器的概念,用于获取全局网络实时状态信息及执行路径分配算法,基于此提出一种动态路由机制DyRS-NM.该机制能检测和定位NoC中的拥塞和故障链路,并能区分瞬时和永久性链路故障,采用重传方式避免瞬时故障,通过重新路由计算绕开拥塞和永久性故障.设计实现了RTL级网络监控器和与之通信的容错路由器模块,并将MPEG4解码器应用映射至基于网络监控器的4×4Mesh结构NoC体系结构中,验证了系统性能以及面积功耗开销.相比静态XY路由和容错动态路由FADR,DyRS-NM机制在可接受的开销代价下获得了更优的性能.     

片上网络节点编码的设计和在路由方面的应用

网络拓扑选择和路由算法设计是片上网络设计的关键问题.在比较现有的三种网络拓扑结构的基础上,提出了一种隐含着相邻节点以及节点之间链路关系并适合二维Torus拓扑结构的节点编码方法.该编码和Torus结构的结合能拓扑结果够简化路由算法的设计和实现,改善了网络路由性能.实验结果表明,提出的编码方法与二维Torus拓扑结构的结合有效地提高了片上网络通信性能.     

基于重构的片上网络容错机制

为了保证片上网络的可靠性,本文提出了一种新的容错机制。在片上网络中由于路由器故障将导致与其连接的IP核不能与其他核通信,使片上网络的可靠性降低。本文的方法通过选择最优相邻的路由器来替代故障路由器,从而达到恢复IP核通信的目的。通过为每个路由器配置一个状态寄存器,用来存储相邻路由器的安全度,在路由时采用新的可重构路由算法绕过故障的路由器,以提高片上网络的可靠性。在OPNET平台上对5×52D-Mesh结构的片上网络进行仿真实验,统计了数据传输延时。试验结果表明,本文提出的路由算法与对比文献的路由算法相比,在延迟方面有明显的优势。