WiNoC中协同拥塞控制的高性能路由器设计

无线路由器作为无线片上网络中无线通信的关键部件,若出现拥塞将会严重影响网络性能。基于此,提出一种协同拥塞控制的路由器(C~3WR)设计方案。该设计针对无线接口接收端缓冲区拥塞,首先通过无线输入端口与本地其他输入端口缓冲区级联的方式,为拥塞的数据提供多路径传输,其次提出WCC算法分流数据包缓解无线接收端拥塞。针对无线接口发送端缓冲区拥塞,采用动态路由策略,降低对拥塞无线路由器的流量注入率。实验结果表明,相较于对比对象,C~3WR路由器吞吐率最多增加33.80%,网络延时最多降低33.17%,面积功耗开销可接受。该方案以协同拥塞控制的方式均衡网络流量分布,保证了系统的性能又充分利用了可用资源。     

支持内嵌IP芯核测试的片上网络路由器技术研究

微系统芯片测试中一个主要问题是对内嵌IP芯核的测试存取。对于基于片上网络的微系统芯片,可复用片上网络测试内嵌IP芯核,提出了支持内嵌IP芯核测试的片上网络路由器结构,分析讨论了测试模式下的无拥塞路由算法,片上网络路由器分析模型以及在片上网络平台上的测试存取链配置方法。使用VHDL硬件描述语言实现了在FPGA芯片中可综合的二维Mesh片上网络,建立了片上网络测试平台,可用于分析被测芯核的测试时间和路由/交换算法。最后,使用测试基准电路集ITC’02中的微系统芯片基准电路d695进行了实验验证。     

基于“包-电路”交换的双环片上网络设计

针对包交换片上网络(NoC)在大量数据通信情况下性能较差的弱点,提出了一种基于“包-电路”(PCC)交换的环形拓扑结构片上网络(DRNoC)设计架构。首先这种双环形拓扑结构由内外两环构成,可实现环内或环间双向通信,环上节点数目可拓展。其次DRNoC路由器通道可配置为桥节点或环节点路由器两种类型,相比于2D-Mesh型通道数减少,结构更加简单,资源消耗更少。最后提出了针对DRNoC的双环动态路由算法(DDRA),该算法无需在每个路由节点都进行输出方向的译码判断,在头包建立受阻时,根据网络情况选择其他路由路径,最大程度保证数据同环传输基础上跨环传输,有降低头包建立的等待时间,提高吞吐率。实验表明,在大量数据通信情况下,搭载DDRA算法的DRNoC的硬件资源开销降低的同时能够降低网络平均包延时提升平均吞吐率,有效地改善了网络性能。     

片上网络通信中过热点的弱化方法

提出一种能够弱化片上网络通信过程中过热点的方法。过热点会导致通信延时和router的功耗增大,在NoC中需要尽可能的减少过热点的出现。通过增加通信量较大的IP核所连接的router数目和设计新的通信路由算法减少过热点的发生。在4×4Mesh结构上仿真了所提Ⅲ的方案,统计了数据传输延时和单个router的最大交换次数。实验结果表明,这种方法能够有效的减小数据传输延时和片上router的平均功耗,并且能够有效的降低NoC中过热点出现的可能性。     

基于FPGA的SPaceWire路由器设计

针对SpaceWire的应用需求,在对SpaceWire标准协议及其路由机制介绍的基础上,设计并实现了1种SpaceWire路由器.路由器以FPGA为核心,带有8个SpaceWire链路接口、2个USB总线接口以及1个Time_Code接口,采用Veribg HDL硬件描述语言设计开发SpaceWire路由器IP核.经...     

WiNoC中拥塞避免的低功耗路由器设计

无线片上网络中无线路由器承担着大量的数据通信任务,容易产生拥塞,影响网络性能。基于此,设计了一种拥塞避免的低功耗路由器。首先,在无线接收缓冲区与路由器的输入缓冲区之间添加数据包分流模块,将无线接收端的大量数据包,存储到空闲端口输入缓冲区;其次,添加全局仲裁模块,授权无线发送端口拥塞度较高的无线路由器,优先使用无线信道;最后,对无通信任务的无线收发器组件进行功率门控。实验结果表明,该方案使得网络的吞吐率最多增加了25%,网络延时最多降低40%,功耗最多降低33.87%,面积开销稍有增加。该设计有针对性地解决了高负载引起的无线收发端拥塞问题,提升了网络整体性能。     

基于故障感知容错路由算法的可重构架构设计

当路由器发生永久性故障时会影响网络的通信性能,现有的容错方法大多都是采用重路由策略,绕行路径的不确定性不仅会带来较长的绕行延迟甚至故障节点周围形成热点导致死锁。针对二维网状网络中的各种故障情况,设计了一种新的路由器架构——DRRA,通过添加的组件将不同的输入端口和输出端口连接起来,并定义了3种不同的具体连接方式,当数据包遇到故障节点时,会根据具体故障位置及路由信息选择合适方式直接绕过该故障节点,保证网络的连接性。实验结果表明,本文所提出的方案与其他容错方案性比不会产生过多的硬件开销,并且在网络存在多个故障节点的情况下保持良好的性能和可靠性。在热点流量模式下,本文提出的方案与ReRS方案相比可以降低57.4%的平均数据包传输延迟,与MiCoF相比可以降低38.9%的平均数据包传输延迟。     

基于SystemC的三维片上网络仿真器设计

多处理器片上系统对通信带宽的要求与日俱增,结合三维集成电路和片上网络的优点,三维片上网络(3DNoC)被提出以满足高性能、多功能、缩小芯片面积等设计要求。为了在设计初期进行系统的性能仿真,建立1个周期精确的可配置仿真器显得尤为重要。基于SystemC环境设计了1个系统级三维片上网络仿真器,该仿真器包括处理器模块、存储器模块和互联结构模块,并且支持并行程序在仿真器上运行,能够在设计初期对加载了应用程序后的系统性能进行仿真。使用该仿真器,可以进行三维片上网络的互联结构,路由算法和程序运行性能等方面的探索和研究。     

基于关键IP核加固的片上网络容错机制

片上网络中的路由器故障将导致与其相连的IP核不能通信,严重影响了片上网络的性能.因此提出一种基于片上网络2D-mesh结构的容错机制,通过将关键IP核的资源网络接口与相邻节点的资源网络接口相连进行IP核的加固,在每个路由器的各个端口中配置邻居节点状态寄存器标示邻居节点的好坏,在路由计算时通过检查寄存器绕过故障路由器,同...     

NoC中负载均衡的AVOQ路由器设计

针对片上网络中使用虚拟输出队列(VOQ)机制的路由器在网络拥塞时存在的头阻塞问题,提出负载均衡的AVOQ路由器架构。首先,输入缓冲区仍使用VOQ机制来处理头阻塞问题。其次,在路由计算模块自适应地选择输出端口,确保数据从较不拥塞的端口输出;在单个虚通道内自适应地读取数据包,确保下游不拥塞的流量能够在网络里流通。实验结果表明,相较于虚通道路由器和VOQ路由器,AVOQ路由器平均延时最多减少83.2%和57.1%,吞吐率最多增加72.7%和33.3%,功耗和面积开销可接受。该方案通过两个层级的自适应均衡全网的流量分布,缓解拥塞,进而降低头阻塞出现的可能性,并在头阻塞出现时消除其影响,提升网络性能。     

基于多能源网络路由算法的区域能源广域网协同规划

能源路由器作为能源互联网相关技术应用的重要载体,可以实现能源局域网内部或能源互联网之间能量与信息的互联、交换和路由。该文基于虚拟能源路由器技术对含有多个能源路由器构成的区域能源广域网进行了设备容量和网络路由的规划。首先,介绍能源路由器基本概念,并提出能源传输转换扩展模型;其次在混合潮流模型和能源路由器能源传输转换扩展模型的基础上,构建虚拟能源路由器的多能耦合关联模型,并在虚拟能源路由器的概念上提出虚拟能源路由器路由算法的概念;最后,提出基于路由算法的区域能源广域网各能源路由器元件容量规划和能源网络路由规划的方法。算例表明,基于路由算法的规划方法可以得到能源路由器内部能源设备的容量规划和能源广域网能源网络路由规划结果,同时提升区域能源广域网的能源、环境及经济效益。     

基于社区能源网的电能路由器设计

随着分布式发电及储能设备的广泛应用,基于新能源和互联网技术的能源互联网建设得到快速发展。连接电网、分布式发电设备、储能设备以及负荷的电能路由器的设计,可以满足能源互联的需求,从而实现对负荷用电和分布式电源发电的优化调度管理。提出社区能源网络的基本构成,电能路由器作为其最小终端,控制和调度家庭发用电系统。在分析电能路由器设计需求的基础上,提出基于固态变压器的即插即拔、多输入多输出的电能路由器方案,实现连接家庭发用电系统的新能源出力、储能设备和负荷并进行统一的控制和调度。     

单片有源上变频器的设计和测量

变频器是雷达接收机中关键器件,对整个雷达系统的性能有着直接的影响。本文采用GaAs PHEMT工艺开发了S波段单片有源上变频器,介绍了应用ADS软件设计上变频器的设计流程和仿真方法,论述了单片上变频器测试系统的组成和功能,介绍了矢量网络分析仪E8362B的测量原理和校准方法,论述了采用矢量网络分析仪测试变频器件的方法,详细分析了基于VB的测试系统硬件和软件的设计,仪器程控的实现方法和测试数据的处理。最后给出了主要测试结果。     

基于片上可编程系统的变频逆变电源设计与实现

利用Altera公司的Cyclone III系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),基于片上可编程系统(system on a programmable chip,SOPC)技术对变频逆变电源进行设计与开发。建立了系统数学模型,设计了相关控制策略,实现了硬件电路和系统软件的设计,并给出了Nios II处理器的相关配置。采用Matlab/Simulink对系统进行了仿真分析,并搭建了实验平台,实现了逆变电源的输出电压频率在5~50 Hz内连续可调,验证了本系统设计的有效性、可行性。利用高集成度的FPGA,采用SOPC技术实现系统设计,简化了控制系统结构,并可实现多种高速算法,具有较高的性价比。     

基于片上系统的可配置微机保护硬件平台设计与实现

片上系统(SOC)的设计是以模块复用和软硬件协同设计为基础，基于平台的设计则以新产品开发中尽量减少模块的重新设计并尽量少增加新的模块为出发点。文中提出了基于SOC的可配置微机保护硬件平台的设计方法和具体实现，该平台由FPGA和微处理器以及相关接口构成。由于FPGA有可重复编程的特点，不仅芯片中的保护算法、通信模块等可以重新配置，构成SOC骨架结构的模块也可以重新配置。微处理器是F1ash结构，也支持在线修改，因此该平台的应用非常灵活，极大地缩短了新产品的开发周期。文中给出平台应用的3种典型配置方案，其应用领域涉及从基本的电流三段式保护到基于小波变换的变压器暂态保护等方法。     

3D NoC中柔性可配置的高可靠路由器设计

三维片上网络中路由器发生故障及拥塞等可靠性问题,会影响整个网络性能。因此针对路由器输入缓存的故障和拥塞问题,提出一种柔性(flexible)可配置的高可靠路由器架构。每条输入链路和2个相邻的输入缓存相连。通过建模,根据具体的故障和拥塞情况,选择合适的输入缓存路径,实现部分缓存的共享。不仅能达到路由器故障的容错目的,还能在网络重负载的情况下有效的解决网络拥塞问题。实验结果表明,方案相较于传统路由器方案,在一般传输模式和0.5 filts/node/cycle的注入率下,无故障时平均时延下降了81.89%,2个数据分配器故障时平均时延下降了87.38%。在网络出现故障和拥塞时,方案具有明显的优势,很好的保证了整个网络的高可靠性以及低时延。     

基于多协议标签交换路由宽带均衡算法的电网通信负载缓冲研究

为了解决现有方法存在的数据包延迟和时间较长的问题,提出基于多协议标签交换(multi-protocol label switching, MPLS)路由宽带均衡算法的电网通信负载缓冲方法。获取建立电网通信信息路由的目标函数与约束条件,结合基于MPLS的动态带宽调度算法,实现MPLS路由宽带均衡,完成电网通信负载缓冲。结果表明：采用所提方法数据包的延迟时间得到了降低,方法的应用性能理想,为相关领域的深入研究提供了可靠依据。     

片上网络互联的划分测试

在伪穷举测试的基础上,提出了一种片上网络互联的划分测试。将片上的资源（主要是路由器和通道）按一定的方法划分为4个区,然后采用伪穷举测试的方法分别对每个分区进行测试。实验证明,随着芯片规模的增大,本方法比伪穷举测试减少了测试时间和测试包数,降低了测试功耗,缩小了片上报错的范围。另外,本文还在划分测试的基础上提出了一种错误定位的方法,可以将出错的路由器或通道定位到出错分区的具体位置。     

基于网络仿真器NS2的Ad hoc网络路由协议仿真

NS2是一种免费的功能强大的网络仿真器。无线Ad hoc网络作为一种典型的自组织网络,其路由协议一直是应用研究的重点问题。本文介绍了基于Linux平台的NS2仿真器针对Ad Hoc网络路由协议的仿真过程。以仿真AODV(Ad hoc on-demand distance vector)协议为例介绍了NS2仿真路由协议的详细步骤,给出了仿真中使用的TCL脚本程序、gawk性能分析程序、仿真结果图和一些性能分析。结果表明,业务源数目增加的情况下,分组投递率、路由发现频率、归一化路由开销和端到端平均时延等性能都有所下降。     

基于片上系统的超声波电机LC双相谐振升压式驱动器的研究与设计

以超声波电机驱动控制相关理论为基础,提出一种基于片上系统(SOC)控制的LC双相谐振升压式驱动器设计方案。设计了驱动器的硬件电路及软件,并利用NI公司的Multisim仿真软件进行了仿真实验,实验结果证明了该方案的可行性。