一种二维片上网络路由器的设计实现

片上网络(Network on Chip, NoC)作为解决众核芯片互连的主流方案,其性能很大程度上取决于网络的拓扑结构。而网络拓扑结构的效能受到网络路由器的直接影响。因此,基于特定拓扑结构的路由器设计实现具有非常重要的研究意义。因此将XY路由算法应用于路由器节点中,设计了基于2D Mesh拓扑结构、轮询仲裁机制与虫孔交换流控的片上网络路由器,并使用Modelsim对路由器进行了功能验证。实验结果表明,设计的路由器能满足微片数据的处理,能够正确的收发数据包。     

Xmesh:一个mesh-like片上网络拓扑结构

针对片上网络(network on chip,简称NoC)的节点数量少、距离近、物理实现复杂度受到限制的特点,提出了一种新的Xmesh拓扑结构,并为该结构提出了XM路由算法.该结构在经典的mesh结构的基础上添加了两个对角线型的回边,缩短了节点间的距离,而且路由计算的复杂性不高,实现的复杂度基本没有增加.将Xmesh与经典的Mesh和Torus结构进行了理论分析比较,同时,在Popnet模拟器上基于均衡负载和热点负载两种负载模式进行性能比较.模拟结果表明,Xmesh平均延时不到Mesh结构的70%.对于均衡负载,当网络规模较小时,Xmesh的延时比Torus的更小;对于热点负载,当热点距离网络中心或者对角线比较近时,Xmesh的延时比Torus的小10%～30%.反之,其延时比Torus的大10%～30%.总的来说,Xmesh的性能与Torus比较接近,但其物理实现更为简单,Xmesh比Mesh结构的性能更好.     

Arteris:片上"互联网"时代

随着半导体工艺进入纳米阶段,IC设计的复杂度不断提高,IP核数量急剧上升,传统的技术已不能满足日益增长的设计需求,SoC(片上系统)设计不可避免地遭遇瓶颈:延迟限制、带宽限制、功耗限制等.在片上互联方面,传统的共享总线技术同样受到挑战.一种全新的集成网络互联体系-片上网络(Network on a Chip,NoC)被提出,NoC取代共享总线成为趋势.     

NoC节点编码及路由算法的研究

NoC的设计和实现受到芯片的面积、功耗、深亚微米效应的限制.将拓扑结构和节点编码相结合,提出一种基于约翰逊码的二维平面编码.该编码隐含了Torus网络拓扑结构以及网络节点之间的连接关系并且有很好的扩展性,能够简化Torus拓扑结构上路由算法的实现和降低硬件成本.基于此编码和利用X-Y路由的路由确定性特点,提出改进X-Y路由,在中间节点只需要3或5个逻辑运算,降低路由的计算复杂性和硬件成本.最后,进行了节点结构设计.提出的编码不仅用于NoC的路由方面而且在NoC任务映射方面有重要应用.     

片上网络延时差异对存储系统公平性的影响及对策

研究了在基于片上网络(Network on Chip,NoC)结构的单芯片多处理器(Chip Multiple Processors,CMPs)中,访存请求的NoC延时差异对存储系统的公平性带来的影响.针对该问题进行了理论分析、抽象,并构建试验模型,从网络规模、报文比例等4个方面对造成访存请求的NoC延时差异的原因进行...     

直线引导的Torus结构路由算法

为了提高片上网络在Torus拓扑结构下的路由通信效率,提出了一种基于直线引导思想的路由算法Tline。该路由算法将Torus拓扑结构的片上网络拓展为类似Mesh结构的坐标平面,以数据包的源节点和目的节点构成的直线为路由转发方向,并根据周围邻近节点的拥塞状况选择传输路径方向实现部分自适应路由。实验结果表明,与XY、OE路由算法相比,在热点流量模式下Tline路由算法具有较好的路由性能,且平均能耗降低约8%。     

一种改进的二维Mesh结构片上网络拓扑

随着多核技术的发展,片上网络(Network on Chip,NoC)越来越受到人们的关注.为了研究出更适用于片上网络的拓扑结构,在研究二维mesh结构的基础上,将二维mesh结构中每个3×3的小mesh里的对角线上的点用长边连接,形成改进后的拓扑,提出了在改进后的拓扑上的16节点的路由算法,并将改进后的拓扑与二维mesh结构做了性能分析.在OPNET下仿真结果表明,在同等网络规模下,改进后的拓扑较原来的二维mesh结构有更小的传输延迟和更大的吞吐量.     

一种基于SLP的异构NoC布图优化算法

随着超大规模集成电路的飞速发展,越来越多的IP核被集成到片上网络(Network-on-Chip,NoC)上,而片上网络是一种以通信为中心的片上互连结构,与传统总线型片上系统(System on Chip,SoC)相比具有低功耗、高宽带的显著优势。笔者将工业工程中系统布局设计(Systematic Layout Planning,SLP)方法与遗传算法相结合,提出一种系统布图优化算法。相对于传统的布图算法,提出的系统布图优化算法不仅具有更优的搜索能力,而且可定性与定量地优化布图方案,为片上网络布图规划提供了一种全新思路。实验结果表明,随着IP核之间平均通信量的增加功耗降低幅度逐渐减小,当IP核之间的平均核通信量在1 000 Mb/s以内时,总功耗平均降低了40.51%。     

改进的启发式算法在NoC路径分配中的应用

提出了一种改进的启发式路径搜索算法,适用于当前最常见的2-D Mesh拓扑结构,根据各IP模块间的通讯状况,选择最优的通讯路径,以节约通信时间,降低系统功耗.模拟实验结果显示,提出的算法能够很好地完成NoC路由的路径分配任务,并在效率上较经典的最短路径算法(Dijkstra算法)有了较显著地提升,特别是在拓扑网络复杂的情况下效率提高会明显.     

基于NoC规则Mesh的映射算法

为实现低能耗片上网络(NoC)规则Mesh的映射,提出一种基于NoC规则Mesh的映射算法。根据规则拓扑结构的对称性,得出 第1个核多个等价映射最优解,并保留其中一个解,从而缩小搜索空间,并结合分枝界限算法的剪枝原理,对其余核依次进行映射。实验结果表明,该算法具有较低的通信代价和较短的运行时间。