基于自适应算法的NoC路由单元的系统级设计

针对片上网络(NoC)中采用确定性路由算法的路由器的缺点,提出了一种NoC路由单元的系统级模型.该模型采用了自适应路由算法,取代了2D Mesh拓扑结构中常用的XY维序路由算法,可以根据当前的通道使用状态动态地分配传输路径,并优先保证GS包的发送.在SystemC平台完成了模型的设计与验证,结果表明,所设计的基于自适应算法的NoC路由单元能够在多包并发时避免路径冲突,提高了网络的并行发送能力,并支持GS服务.     

一种面向功耗免死锁三维全动态3DNoC路由算法

 随着近年来三维片上网络(3D NoC)技术的提出及不断发展,功耗问题已成为3D NoC设计中面临的严峻挑战之一.本文为3D NoC提出一种面向功耗免死锁三维全动态路由算法TFRA (Three-dimensional Full-adaptive Routing Algorithm).其以传统二维NoC奇偶拐弯模型为基础,将三维路由空间划分为8个象限,针对每个象限制定相应的路由策略,从而实现免死锁.采用SystemC系统级建模语言搭建的3D NoC仿真平台进行验证,结果显示TFRA算法在功耗性能指标方面较现有的三维路由算法有大幅提升.     

基于FPGA的NoC路由节点的设计

在对NoC设计技术进行研究的基础上,建立满足要求的NoC路由节点模型,该模型采用规则的2D-Mesh拓扑结构,基于虚通道技术的虫洞数据交换方式以及无死锁的确定性XY维路由算法实现.用硬件描述语言Veril-og完成各部分的功能设计,在ModeSim仿真软件下进行功能仿真,并且在基于FPGA的NoC系统上实现了路由节点的功能.     

一种基于SystemC的片上网络建模与仿真方法

随着芯片上集成度的提高,设计复杂性和时钟同步的问题也越来越严重,因此,面向通讯为中心的片上网络(NoC)将成为未来片上互连的主要方式.由此建立了一种可对路由内部单元细化配置的片上网络模拟器:采用分组数据的虫孔(Wormhole)交换策略,使用仿真速度较快的SystemC事务级语言搭建了片上网络模型.同时提出了一种较为精确的仿真方法,模拟结果显示能适用于多核结构的片上网络的模拟仿真.     

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%。     

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.     

“包-电路交换”片上路由器设计与实现

在片上网络(NoC)设计中,片上路由器的优劣将直接影响整个NoC系统的性能.文中综合考虑了包交换方式和电路交换方式的优缺点,采用"包-电路交换"方式,设计并实现了一种低硬件资源消耗、高性能的"包-电路交换"片上路由器.     

一种自路由群组交换结构的无缓存能耗优化模型

考虑到缓存是路由交换通信设备能耗的主要来源,该文从交换网络无缓存节能的构想出发,提出了一种自路由群组交换结构的无缓存能耗优化模型。该模型采用G倍统计线复用路由单元和Banyan类交换互连建立群组交换结构,在满足业务对阻塞率和时延性能要求的基础上,采用无内部缓存、路由单元输入输出端口数扩展和级间互连线优化设计来达到节能的目的。相同网络性能下,缓存能耗和结构能耗的量化比较表明该无缓存结构能耗小。仿真实验结果证明:结构参数G越大,网络级数k越小,路由单元能耗越小,在Banyan类交换互连结构中,分治(Divide-and-Conquer, DC)互连方式的级连线能耗最小。     

应用于片上网络的BCH码的设计与实现

本文对差错控制编码技术在片上网络(NoC)中的应用进行了研究。通过对三种纠错码在纠错能力、码率、面积和功耗等方面的折中,本文设计实现了适用于片上网络通信的BCH码,并给出了仿真结果。最后将BCH码应用在Hermes NoC平台上,成功地实现了一个基于BCH码的交换—交换的NoC差错控制系统。     

基于NoC的网络接口设计

与总线架构相比,片上网络具有支持并行通信、良好的可扩展性、规则的结构、可重用性等优点。网络接口是片上网络中处理器核与路由节点之间的接口,网络接口的数据转化和传输效率影响整个片上网络的工作效率。研究的NoC系统采用3×3二维mesh的结构,DSP核采用AMBA总线结构,路由节点采用包交换方式,为了实现二者之间的数据转换与交换,设计了网络接口。为了提升传输效率,网络接口设计支持数据批传输,批传输不需DSP核参与,节省处理器资源。在完成网络接口的RTL设计后,进行了仿真验证,保证了网络接口的功能正确性。