基于Bus—NoC的3DMPSoC的总线仲裁

3D集成芯片与二维传统芯片相比能够提供更好的性能和组装密度,另一方面,在单个芯片上集成多个处理器(MPSOC)以提高芯片的整体性能已成为下一代集成电路设计趋势.MPSoC的总线和片上网络两种通讯架构各有利弊,如何将3D芯片设计和MPSaC的架构相结合,对Bus-NoC混合的3D MPSoC结构进行研究,提出了改善的总线仲裁算法dTDMA+.原有的dTDMA有着很好的带宽利用率但在实时性要求方面欠佳,实验结果表明,dTDMA+在一定程度上满足了系统的强实时要求.     

NoC在纳米计算结构下的延迟与拥塞优化映射

片上网络(NoC)映射的性能严重依赖于该网络拥有的互联结构.在自组装的纳米计算结构上探索了NoC映射问题,特别研究了在该结构上与最小延迟与拥塞相关的映射问题.提出了一个用于评估传输延迟的模型,并提出了SWMAP映射算法,使应用任务能够映射到具有小世界特性的纳米计算结构上.该算法使用了两种应用任务测试样例进行测试,实验结...     

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。     

基于自适应模拟退火的NoC映射算法

在片上网络(Network on Chip,NoC)系统中,如何完成应用特征图到结构特征图的映射是影响系统实际性能的关键步骤之一。针对NoC系统越发庞大,映射算法耗时也随之增加的问题,提出了自适应模拟退火(Self-Adaptive Simulated Annealing,SASA)的NoC映射算法。采用相对平滑方式实现温度下降过程,针对模拟退火算法易陷于局部最优的缺点,采用自适应方法改变新解生成方式,提高了算法收敛于全局最优的概率。实验结果表明,该算法与常见NoC映射算法(如基于遗传的映射算法)相比,平均性能提升了5.3%,耗时缩短了11.1%。     

无缓存片上网络中偏转感知的拥塞控制方法

针对现有工作仅对高网络密集度应用的注入率进行调控,无法精确地控制网络拥塞的问题,提出一种偏转感知的拥塞控制方法——DAT.该方法使用分布式的偏转监控表来追踪网络中偏转数据包的分布,从而快速准确地确定拥塞源;并结合网络利用率确定拥塞源向网络中注入数据包的速率,以达到缓解网络拥塞提高网络整体性能的目的.在16核仿真平台上对DAT方法的评测结果显示,相比于基准无缓存No C,文中方法可以将网络偏转率平均降低8.6%,并且具有良好的可扩展性和较低的硬件开销.     

基于传输时间精确预测的片上总线仲裁算法

片上系统中各主设备有不同的实时性和带宽要求,它们竞争使用片上系统总线.总线仲裁器采用各种仲裁算法试图满足实时性和带宽要求,但已有算法很难同时满足这两方面的要求.提出一种基于传输时间精确预测的仲裁算法,采用该算法的仲裁器能够精确地预测在当前仲裁机制下各个请求的完成时间.因此能判断哪些主设备的实时性可能会被违反,从而提前改变总线仲裁策略以满足各主设备实时性要求.同时,采用该算法后仲裁器并行比较主设备的实际传输带宽和需求带宽的差别,及时调整优先权以实现对带宽的精确分配.实验结果表明,该算法比常见的5种算法在实时性要求满足百分比方面平均提高66.47％,很好地满足了各主设备在各种情况下的强实时要求.     

延迟容忍网络中自适应拥塞控制机制研究

由于延迟容忍网络（DTN）的不稳定连接和高延时特性,传统的拥塞控制方法并不适用于DTN。提出一种基于节点状态的自适应拥塞控制机制（ACC-NS）。为满足不同的服务质量需求,将网络中的消息分为普通消息和特殊消息,其中特殊消息要求更高的传输率。根据节点的拥塞程度将节点状态分为三个等级,每个节点根据自己所处的拥塞状态和当前缓存空间使用率自主决策消息的接收行为。将VACCINE和基于消息相遇计数方法进行结合,以清除冗余消息副本。将ACC-NS和另两种经典的路由协议进行对比,ACC-NS实现了更好的性能。     

基于云自适应遗传算法的NoC映射研究

NoC映射是NoC设计中的重要步骤,映射结果的优劣对NoC的QoS约束和通信功耗有着很大的影响。提出一种采用云自适应遗传算法实现NoC映射的方案,该算法利用云模型对传统遗传算法加以改进,以此新方法自动调整遗传算法过程中的交叉概率和变异概率,从而达到优化遗传算法的目的。结合NoC映射中的具体问题,在功耗和延时约束的限制条件下,建立了延时约束下的NoC映射功耗数学模型。实验表明,该方法在NoC映射中取得了良好的效果,降低了通信功耗。     

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。     

拥塞窗口自适应的TCP拥塞避免算法

针对TCP Reno拥塞避免阶段拥塞窗口增长不够平滑的缺陷,在研究分析TCP Reno拥塞控制算法的基础上,提出一种基于拥塞窗口自适应调整增长因子的拥塞避免新算法——在拥塞避免阶段采用压缩特性的对数增长因子函数。在网络情况良好阶段,该因子增长速率大,以充分利用网络资源;而在逼近网络拥塞阶段,该因子以较小的速率增长,以避免过激的拥塞丢包。数学分析说明了新算法的可行性,并通过NS仿真对其吞吐量、公平性、友好性进行评估。仿真结果表明该改进的TCP拥塞避免算法的有效性。     

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。     

片上网络中低延时可扩展的路由器结构设计

为了满足片上网络中路由器能同时支持多个IP核的要求,并同时具有较好的延时性能,设计了一种分布式路由和仲裁的路由器结构。其中的仲裁模块根据当前路由器各输入端口的请求状态和下一路由器相应输入端口缓冲器的状态进行仲裁,此仲裁方法提高了数据包传输的成功率,从而降低了传输延时,使路由器具有良好的延时性能,同时仿真结果表明:该路由器在面积开销方面具有良好的可扩展性。     

基于数据流向的片上网络动态缓存分配机制*

为了有效利用缓存资源,提出一种动态分配片上网络路由器端口缓存的方法,根据传输方向将输入端口接收到的数据分成不同的组,每个组对应一个输出端口,并将数据以组的形式进行存储,控制部件根据各个组数据规模为其动态分配缓存资源。与基于虚通道的动态缓存分配方式相比,该方法降低了控制和仲裁的复杂度。仿真结果表明,获得同等性能的条件下,该方法可以有效降低缓存的需求。     

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。     

一种基于遗传算法的片上网络电压岛划分方法

针对片上网络电压岛划分的低能耗问题,提出一种基于遗传模拟退火算法的低能耗电压岛划分方法。该方法通过改进遗传算法的编码方法将电压岛划分融入到IP核映射中,综合考虑电压岛划分和IP核映射对片上总能耗的影响,通过遗传算法罚函数的设计保证了算法准确运行。仿真分析表明,在满足时间约束的条件下,相比于经典的方法,该方法的总能耗更低。     

基于SMART技术的片上网络低功耗策略P-SMART

片上网络(network-on-chip, NoC)消耗的功耗在整个芯片中所占比例不断增大,并且随着芯片工艺精度的提升和工作电压的不断降低,静态功耗占片上网络总功耗的比例也越来越大.当前芯片设计者致力于将未被使用的核设置为休眠状态来降低功耗.然而,即便是最前沿的芯片设计,当核休眠时与它连接的路由器都是保持在正常状态来进行报文传输.而与休眠核相连的片上网络路由器由于没有注入和吸收的报文,负载相对较低.在SMART(single-cycle multi-hop asynchronous repeated traversal)片上网络中,报文能够单周期从源路由器到目标路由器.基于单周期多跳旁路(SMART)技术,提出一种关闭低负载路由器虚通道的策略P-SMART,以在不影响网络性能的情况下节省片上网络功耗.实验结果表明：相对于SMART技术,P-SMART的性能损失不超过2%,而功耗节省13.4%.     

2D Mesh结构中一种新的自适应路由模式

针对2D Mesh拓扑结构中的损坏节点会导致静态XY路由算法无法有效传输的问题,提出了一种新的路由算法——FTXY路由算法。首先对网络拓扑结构中的平均延时、理想平均吞吐量和能量消耗进行了理论评估,然后在NIRGAM仿真软平台上采用FTXY路由算法对上述三个参数进行验证,并与XY路由算法进行比较。实验结果显示,新的路由算法可以有效地绕过损坏节点,并且不会造成阻塞,提高了网络的传输性能。     

低功耗片上网络路由器设计

针对片上网络路由器功耗问题,在系统级层次上对影响路由器功耗的虚通道数目、缓存深度和数据微片位数等关键因素进行了研究。提出了综合多种功耗关键因素以及虚拟通道共享交叉开关输入端口的功耗降低方法,设计实现了一种低能耗的NoC路由器。实验结果表明,与Alpha 21364路由器和IBM InfiniBand路由器相比,所设计的路由器具有较低的功耗。