片上网络互连拓扑综述

随着器件、工艺和应用技术的不断发展,片上多处理器已经成为主流技术,而且片上多处理器的规模越来越大、片内集成的处理器核数目越来越多,用于片内处理器核及其它部件之间互连的片上网络逐渐成为影响片上多处理器性能的瓶颈之一。片上网络的拓扑结构定义网络内部结点的物理布局和互连方法,决定和影响片上网络的成本、延迟、吞吐率、面积、容错能力和功耗等,同时影响网络路由策略和网络芯片的布局布线方法,是片上网络研究中的关键之一。对比了不同片上网络的拓扑结构,分析了各种结构的性能,并对未来片上网络拓扑研究提出建议。     

片上多处理器互连技术综述

随着器件、工艺和应用技术的不断发展,片上处理器中处理器核的数目必将进一步增加,处理器芯片内部的互连及其通信成为影响处理器性能的重要因素.介绍了目前在片上多处理器中的几种典型互连方法,并简要分析了各种方法的优缺点.     

多核微处理器核间高速互连技术

随着VLSI技术和半导体制造工艺的不断发展,多核处理器已经取代了单核处理器.当技术和工艺的发展使片上多处理器中核的数目增加时,各个处理器核之间的互连及其通信就成为制约处理器性能提高的瓶颈.为了能够充分发挥多核处理器的高性能,文中根据当今主流多核处理器的互连方法,通过分析各种互连方法的优势与不足,提出了针对不同的核的数目和结构采用不同的互连方法,指出将新材料、新技术、新器件与已有的成熟的多核互连方式相结合是提高多核互连效率的有效方法,并阐述了未来多核互连的研究方向和发展趋势.     

片上多核处理器验证:挑战、现状与展望

随着集成电路工艺水平的不断提升以及应用对处理器性能要求的日益增长,验证已成为未来片上多核处理器发展的主要技术瓶颈.文中深入分析了片上多核处理器验证中状态空间大、完备性不足、存储结构与互连网络验证复杂、硅后验证困难等突出问题,系统地总结了片上多核处理器模拟验证、硬件仿真、形式验证、硅后验证等方面的研究进展,并对该领域未来的发展方向进行了分析与展望.     

片上光网络:一种新型片上互连网络

随着单个芯片上集成的处理器的个数越来越多,传统的电互连网络已经无法满足对互连网络性能的需求,需要一种新的互连方式,因此光互连网络技术应运而生.目前,电互连的片上网络在功耗、性能、带宽、延迟等方面遇到了瓶颈,而光互连作为一种新的互连方式引用到片上网络具有低损耗、高吞吐率、低延迟等无可比拟的优势.本文主要探讨了片上光网络的...     

面向片上网络路由器漏流功耗优化的自适应缓冲管理策略

随着单芯片上集成处理器数量的增加,片上网络逐渐成为多核处理器中非常有前景的互连结构.互连网络成为片上多处理器功耗的重要消耗部件之一.而输入缓冲器是路由器漏流功耗的最大消耗单元,采用门控电源是降低其漏流功耗的有效手段.自适应缓冲管理策略能够根据网络中通信量,自适应地关闭/打开缓冲的一部分,从而降低路由器漏流功耗.而为了减小对网络延迟的影响,该策略中采用的提前唤醒技术能够隐藏缓冲的唤醒延迟.在网络注入率较低情况下,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟几乎不受唤醒延迟影响.模拟结果显示,在4×4的二维Mesh中,即使网络注入率为0.7,漏流功耗的节约率依然可以高达46％;网络注入率小于0.4时,两项缓冲不关闭策略下的网络延迟最大仅仅增加了3.8％.     

环连接CMP的缓存一致性协议

片上多核处理器(CMP)已经成为处理器发展的方向,处理器设计的重点也转到了互连网络和存储层次结构方面,其中的一个关键问题是如何维护各处理器各级缓存(Cache)的一致性,该问题在传统的共享存储多处理器中使用Cache一致性协议来解决,而CMP相对于传统的多处理器结构具有更高的片上互连带宽和速度,给Cache一致协议提出了新的要求,也提供了新的改进机会.传统的总线侦听协议存在可扩展性不足和不必要的广播、侦听过多的缺点,而目录协议则存在失效间接延时大和复杂度高、验证困难等问题.环形连接的可扩展性好于总线结构,而其实现复杂度也远小于通常目录协议所使用的包交换点到点网络.将基于环的侦听协议应用于CMP;并考虑利用环的顺序性取消原有协议中冲突引起的重发操作,消除可能的饥饿、死锁和活锁等情况,增加协议的稳定性,同时减少消息流量和功耗;利用片上互连延时短的特点,将侦听结果和侦听请求同时传播,使得处理器可以根据侦听结果来对侦听请求进行选择性的侦听操作,可减少不必要的侦听操作,降低功耗.     

片上二维网络互连性能分析

片上互连网络已日益成为影响片上多处理器性能的重要因素之一.几乎所有的互连结构均是在二维网络的基础上演变发展而来的.首先分析了几种常见的内部结点度均为4的二维网络的静态特性,提出了一种新的二维片上网络互连路由结构和通信协议,基于全局均匀随机通信模型,通过改变网络规模和变换通信强度,分析了不同结构网络的动态特性,然后用链接数表示通信成本,提出了一种新的网络互连综合性能评估指标网络单位成本延迟负载能力,最后对二维网络片上互连的综合性能进行了对比分析,指出了其各自适用的场合.     

基三分层互连网络和2-D Mesh的比较

多核处理器（multi—core processor）成为高性能处理器体系结构的研究发展方向，核间的连接方式对多核处理器性能的发挥起着重要作用。从降低节点度、减少网络链路数和缩短网络直径的角度出发，提出了一种用于片上核间互连的新型分层互连网络——基三分层互连网络（THIN），该网络拓扑简单，节点度数低，网络链路数相对较少，并具有明显的层次性和对称性以及良好的扩展性。深入比较了THIN和2-D Mesh的静态度量和无阻塞延迟，比较结果表明：在网络规模较小时，THIN比2-D Mesh更宜于用来构建片上核间的通信网络。     

一种递归定义的可扩展片上网络拓扑结构

晶体管工艺的持续发展导致片上处理器数的逐渐增多,片上系统的核间通信要求吞吐量高、延时低、可扩展性好,传统的片上总线和crossbar互连结构已无法满足片上系统的通信需求,为此研究者提出新的片上互连结构,称为片上网络.为满足片上网络的特有通信需求,提出了一种可扩展的拓扑结构Rgrid及其路由算法DR,它缩短了片上处理器间...