基于源区域路径选择的层次化片上网络路由算法

针对较大规模片上网络(NoC)远端节点和邻近节点之间的通信问题,提出一种基于区域划分的层次化簇状分层网（CHM）结构。在此基础上,针对中间节点拥塞严重导致网络性能降低的问题,提出一种基于源区域路径选择的自适应算法。该算法利用CHM结构区域特性将路由决策由源节点移至源区域,同时在原有底层和上层节点对的基础上增加自适应节点对,并增加该部分节点对路由选择性,从而缓解网络拥塞状况。仿真实验表明,与最短路径算法相比,在合成流量和局部化流量模式下,该算法下的CHM结构饱和注入率最多可分别提升约51%和31%,因此该算法可有效提升网络整体吞吐性能。     

DTN中基于时间因素的拥塞感知路由算法

为了解决散发等待路由算法中,中继节点的选择存在盲目性的问题,提出一种基于时间因素的拥塞感知路由算法CARA。该算法考虑时间因素对转发概率的影响,改进Prophet算法中的转发概率。根据改进的转发概率选择中继节点,动态分配报文转发数目,并以拥塞感知自适应的方式实现拥塞控制的优化。仿真结果表明,CARA算法和网络投递率及延迟表现最好的CS-DTN算法相比,投递率提高了10.21%,延迟降低了7.05%,同网络开销表现最好的BSW算法相比,开销降低了8.16%。     

SD:一种适用于基于mesh拓扑的片上网络路由算法

本文提出了一种确定性和适应性相结合的路由算法SD.sD路由算法相对于维序路由算法能更好的适应基于mesh拓扑的NoC中的热点或拥塞条件,而相对于完全适应性路由算法,SD路由算法在实现和成本上有很好的优势.实验结果表明,对于mesh拓扑的NoC,当网络出现拥塞或热点时,SD路由算法相对于维序路由算法有着明显的时延和吞吐等方面的性能优势.     

一种异构片上网络路由算法的研究

随着集成电路工艺的迅速发展,传统的片上网络由于缓存引起芯片面积开销和能耗增加,从而使得无缓存路由技术得到了广泛关注。通过消除缓存, 整体的流水线进程大大得到简化,性能得到提高。但当网络负载量较大时,数据包被多次偏转或误传,导致网络的延迟增加,系统健壮性较差。针对片上网络运行应用的多样性,异构网络作为一种相对灵活的网络结构,能有效地降低网络的传输时延,提高系统性能。文中设计了无缓存NoC和带缓存NoC两种路由方式相结合的异构片上网络,并匹配静态路由算法和动态的自适应路由算法(AFC)进行数据包的传输。同时,还提出了一种针对AFC的优化算法(AFC-LP),其通过对无缓存路由计算的二次仲裁,进一步降低了通信的平均时延,提高了网络性能。实验表明,AFC-LP算法相比于传统带缓存的维序X-Y路由算法,片上网络的平均延迟降低了28.4%,CPU每一时钟周期内所执行的指令数IPC(Instruction Per Cycle)提升了10.4%。     

基于链路状态感知的NoC自适应路由机制

针对片上网络（NoC）链路出现故障时,XY路由无法保证网络的正常通信问题,提出一种基于NoC链路感知的自适应路由算法,保证在链路出现故障后通信正常。仿真结果证明了在网络出现故障后,使用该算法仍能保持节点之间的通信,并且在一定的数据注入速率下,网络出现故障前后吞吐量不变。     

基于报文检测的快速自适应NoC容错路由算法

传统的自适应片上网络(NoC)容错路由算法采用一步一比较的方式来确定最优端口, 未能有效降低传输延迟。根据数据包在2D Mesh NoC前若干连续的跳数内最优端口固定的特点, 提出了一种基于报文检测的快速(FPIB)自适应容错路由算法。算法采用跳步比较的方式来减少数据包的路由时间, 并使用模糊优先级策略来进行容错路由计算。实验结果表明, 与uLBDR容错路由算法相比, 该算法能有效地降低平均延迟, 且实现算法的硬件开销更低。     

一种基于二步流控方法的片上动态虚通道路由器

片上硅面积和功耗受到严重限制,报文缓冲区容量也受到严重限制,如何高效使用报文缓冲区是NoC设计的关键问题之一.动态划分虚通道缓冲区是高效使用报文缓冲区的有效方法之一,但会增加拥塞程度,甚至出现无限拥塞的情况.提出一种基于二步流控方法的片上动态虚通道(DAVC)路由器,该二步流控方法将报文分成报文头和报文体两部分分别运用流控算法.实验结果表明:与静态虚通道(SAVC)片上路由器相比,在缓存容量相等的情况下,DAVC路由器能提高23.2%的吞吐率,传输延迟降低27.2%;在DAVC缓存容量减半的情况下可获得相近的性能,节省28.3%的面积与23.8%的漏电流功耗.     

延迟优化的片上网络低功耗映射*

片上网络（NoC）是解决传统基于总线的片上系统（SoC）所面临的功耗、延迟、同步和信号完整性等挑战的有效解决方案。功耗和延迟是NoC设计中的重要约束和性能指标,在设计的各个阶段都存在着优化空间。基于蚁群优化算法,通过通信链路上并发通信事件的均匀分布来降低NoC映射阶段的功耗和延迟。仿真实验表明,与链路通信量负载均衡的方法相比,该方案能进一步在拓扑映射阶段优化功耗和延迟。     

DTN中的拥塞感知转发算法

为了能够在延迟容忍网络中缓解拥塞部分的流量,使网络保持高缓存可用率和低延迟,提出了一种拥塞感知转发算法。在社会路由度量和自我网络度量的基础上,该算法采用了一种新的具有更高可靠性和灵活性的整合度量。运用实验将该算法与Epidemic,Prophet和Spay and Focus这3种经典路由算法就交付率、延迟和缓存可用率3方面进行了比较。实验结果表明,这种算法具有优异的性能。     

基于虚拟冲突阵列的片上网络路由单元设计

片上网络(NoC)路由单元共享输入缓存区,只允许顺序访问数据,使片上通信的速度和效率受到限制。为提高NoC的并行性,提出一种基于虚拟冲突阵列的路由单元体系结构。在数据进入路由单元流水线之前,在虚拟冲突阵列中对串行的数据请求进行部分消除,以降低路由单元流水线的传输数据量,提高系统的并行性。实验结果表明,与传统虚拟通道路由单元相比,引入虚拟冲突阵列的路由单元能够有效缩短路由延迟。     

基于拥塞控制的片上网络多播路由算法

为了满足片上网络日益丰富的应用要求,多播路由机制被应用到片上网络,以弥补传统单播通信方式的不足。以Mesh和Torus类的片上网络为例,分析了基于路径的3种多播路由算法(即XY路由、UpDown路由和SubPartition路由算法),并研究了相应的拥塞控制策略。通过模拟实验表明,多播较单播通信具有更小的平均传输延时和更高的网络吞吐量,且负载分配均匀;特别是SubPartition路由算法随着规模增大效果更加明显;提出的多播拥塞控制机制,能更有效地利用多播通信,提高片上网络的性能。     

MCAR: Non-local adaptive Network-on-Chip routing with message propagation of congestion information

Congestion occurs frequently in Networks-on-Chip (NoC) when the packet demands exceed the capacity of network resources. Non-local adaptive routing algorithms utilize the congestion information of both local and distant links to decide the output link selection, which can greatly improve the network performance. The existing non-local adaptive routing algorithms have two mechanisms to propagate the congestion information of distant links. One of mechanism is to increase additional wires/clusters. The other mechanism is to embed the propagated information in packet headers. This paper proposes a new non-local adaptive routing algorithm called MCAR. In MCAR, two special kinds of messages are used to propagate the congestion information of distant links across the network without introducing additional wires/clusters and leading to a better timeliness of congestion information. Moreover, MCAR efficiently utilizes the propagated information to decide the output link selection. Experimental results on both synthetic traffic patterns and application traces show that MCAR achieves better saturation throughput (5.84% on average) and smaller power consumption (7.58% on average) than a state-of-the-art adaptive routing algorithm.     

面向非全互连3D NoC的自适应单播路由算法

针对在非全互连三维片上网络（3D NoC）架构中的硅通孔（TSV）表只存储TSV地址信息,导致网络拥塞的问题,提出了记录表结构。该表不仅可以存储距离路由器最近的4个TSV地址,也可存储相应路由器输入缓存的占用和故障信息。在此基础上,又提出最短传输路径的自适应单播路由算法。首先,计算当前节点与目的节点的坐标确定数据包的传输方式;其次,检测传输路径是否故障,同时获取端口缓存占用信息;最后,确定最佳的传输端口,传输数据包到邻近路由器。两种网络规模下的实验结果表明,与Elevator-First算法相比,所提算法在平均延时和吞吐率性能指标上有明显的优势,且在网络故障率为50%时,Random和Shuffle流量模型下的丢包率分别为25.5%和29.5%。     

DTBR: A dynamic thermal-balance routing algorithm for Network-on-Chip

Network-on-Chip (NoC) replaces the traditional bus-based architecture to become the mainstream design methodology for future complex System-on-Chip (SoC). It introduces the principles of packet switching and interconnection network into SoC design, and achieves much better performance for its high bandwidth, scalability, reliability, etc. However, thermal problem, such as regional temperature differential and hotspot, is still one of the main designing constraints. This paper proposes a dynamic thermal-balance routing (DTBR) algorithm for Network-on-Chip, which can solve both of the two thermal problems. DTBR is a minimal adaptive routing algorithm based on an architectural thermal model. An efficient thermal-aware router is designed to implement the DTBR algorithm. According to the simulation results, the proposed DTBR algorithm can make the network thermal distribution more uniform and hotspot temperature is cut down about 20% in different traffic patterns. Moreover, DTBR will bring a profit for the performance of packet delay and network throughput compared with other routing algorithms.     

软件定义网络中基于分段路由的多路径调度算法

针对当前软件定义网络(SDN)在应对大量数据流时造成的流表利用率低、转发响应较慢以及当前网络调度算法容易造成网络局部拥塞和负载不均衡等问题,提出一种基于分段路由的多路径调度算法SRMF。首先,SDN控制器根据网络拓扑连接情况下发初始流表;综合考虑网络链路剩余带宽、丢包率和数据流估测带宽需求进行路径权重计算;最后,根据路径权重选择最优路径并构造分段流表下发到边缘交换机。实验结果表明分段路由转发技术在多种网络拓扑下较一般转发技术在流表项开销方面有明显优势,SRMF算法与Hedera、ECMP相比,在业务流端到端时延、端到端时延抖动、网络吞吐率、丢包率等方面有一定的优势。     

Fixed latency on-chip interconnect for hardware spiking neural network architectures

Information in a Spiking Neural Network (SNN) is encoded as the relative timing between spikes. Distortion in spike timings can impact the accuracy of SNN operation by modifying the precise firing time of neurons within the SNN. Maintaining the integrity of spike timings is crucial for reliable operation of SNN applications. A packet switched Network on Chip (NoC) infrastructure offers scalable connectivity for spike communication in hardware SNN architectures. However, shared resources in NoC architectures can result in unwanted variation in spike packet transfer latency. This packet latency jitter distorts the timing information conveyed on the synaptic connections in the SNN, resulting in unreliable application behaviour.     

一种对片上网络中Mesh结构的改进策略及路由算法

Mesh结构以其简单、规整、易于实现与扩展的特性而成为现在广泛应用的片上网络拓扑模型。对2D-Mesh结构进行了改进,给出了顶点互连的Vertices interconnect Mesh(VMesh)结构;同时,提出了在此结构上的无死锁路由算法。最后,通过详细的计算证明,此结构可以减小网络直径和平均延迟,增加吞吐量;并用gpNoCsim模拟器对此结构及算法进行了仿真,结果表明,此结构具有较小的平均延迟和平均距离。     

基于拥塞预测的NoC自适应仲裁方法*

传统用于总线系统或互联网的仲裁方法已不能很好地适应NoC应用环境。围绕NoC系统性能的关键影响因素——拥塞状态,提出了一种基于全局和本地拥塞预测的仲裁策略(GLCA),以改善NoC网络延迟。实验结果表明,相对于RR方法,新仲裁算法使得网络平均包延迟和平均吞吐量最大分别可改善20.5%和8%,并且在不同负载条件下都保持了其优势。综合结果显示, GLCA与RR方法相比,路由器仅在组合逻辑上有少许增加(25.7%)。     

一种基于蚁群优化的WSN拥塞控制算法*

针对无线传感器网络中由于拥塞引起的丢包和能量过度消耗等问题,提出了一种基于蚁群优化的拥塞控制算法以减轻WSN中的拥塞和改进网络性能。该算法充分考虑了给定时刻WSN的拥塞状况,分成三个阶段在源节点和sink节点间寻找一条最佳的路径,并及时地消除拥塞。仿真实验结果表明,该算法在网络吞吐量、丢包率、时延和能耗方面具有较好的综合网络性能。