基于故障链路缓存再利用的NoC容错路由算法

建立故障模型是进行片上网络容错研究的基础,传统的细粒度故障模型未能有效地区分链路故障和通道故障.为了进一步提高片上资源的利用率,构建了一种粒度更细的微粒度故障模型,并在该模型的基础上提出了基于故障链路缓存再利用的容错路由算法.该算法为每个通信节点增加4条自收发通道,并采用基于缓存再利用的透传机制,通过复用故障链路两端的正常缓存和通道来透传故障通道上的数据包,提高了数据包采用最优输出端口的概率.实验结果表明,文中算法在高故障比例的片上网络中优势明显,且能以相对较小的硬件开销换取平均吞吐量、平均延迟和数据包平均跳数等性能的大幅度提升.     

基于双端口RNI的容错NoC架构

为解决片上网络中故障路由器与IP核的通信问题,设计一种低硬件开销的双端口资源网络接口,在传统2D-mesh结构基础上,通过添加部分链路,将每个IP核连接到2个路由器上,并针对该架构设计相应的容错路由算法。实验结果表明,该方案硬件开销较小、容错能力较强。     

无虚拟通道的3D NoC ZoneDefense容错路由算法*

3D片上网络能有效解决片上系统的通信问题。本文针对3D Mesh NoC中的节点故障,提出了一种无虚拟通道容错路由算法,称为3D ZoneDefense容错路由算法(3D-ZDFT)。该算法建立在3D防御区域基础之上,3D防御区域能够提供故障体的位置信息。根据防御区域提供的故障体位置信息,3D-ZDFT可提前发现故障位置并改变转发端口,实现容错的同时避免引入死锁。实验结果表明,与HamFA相比,3D-ZDFT有较低的网络延迟和更高的可靠性。面积开销分析显示,3D-ZDFT比HamFA的面积开销高约3.1%。     

面向片上网络容错偏转路由器设计与优化

随着集成电路工艺进入纳米时代,可靠性已成为片上网络设计的一个关键因素。本文设计实现了一种基于增强学习的片上网络容错偏转路由器,该路由器在发送包的同时采用增强学习的方法对路由表进行重配置以实现容错路由。为了提高性能,我们对路由器进行了流水线优化设计,采用2级流水线实现。在TSMC65nm工艺下综合结果表明,2级流水线路由器频率提升了近一倍达到750MHz,而面积开销仅增加了22%。在合成通信模式下的模拟结果表明,2级流水线容错偏转路由器的平均网络延迟优于无流水线路由器。     

mesh优先级容错路由

随着深亚微米技术的发展,片上网络（Network on Chip,NOC）已成为芯片设计的热点。单位面积晶体管的急剧增多,给NOC可靠性带来了挑战。当节点或链路出现故障时,如何实现容错,提高系统可靠性成为NOC设计的重点。在对NOC容错技术进行简要介绍的基础上,利用现有mesh拓扑结构和维序路由算法,提出一种全新的基于优先级的mesh容错路由算法（fault-tolerant routing in mesh based on priority,PR算法）,并采用OPNET仿真平台对算法进行仿真和性能对比。     

3D NoC中故障感知的RVOQ容错架构设计

针对因路由器内部输入缓存和交叉开关故障引起的可靠性及网络拥塞问题,提出一种故障感知的RVOQ容错架构设计方案.首先在输入端口处增加冗余虚通道进行输入缓存故障的容错设计,通过故障信息的反馈和仲裁算法使得数据选择有效的路径进行传输;然后修改交叉开关的架构,增加多路选择开关和相应控制模块,输入数据优先考虑本地数据链路,故障情况下选择冗余路径进行数据传输.实验结果表明,在故障数为3时,该方案比已有方法的时延降低了11%~53.1%;在网络出现多个故障、面临网络重负载时,仍然能够保证系统的高可靠性以及传输性能.     

基于故障节点再利用的细粒度NoC容错路由算法

针对传统NoC容错算法中容错粒度过粗造成资源浪费的问题,提出了一种细粒度的自适应容错路由算法,对带有部分故障的节点重新利用。算法将各种故障映射为一种功能故障模型,结合新提出的路由端口优先级策略和嵌入的奇偶转向模型,实现数据包的无死锁容错路由。实验表明,随着负载和故障数目的增加,该算法具有更优越的容错性能,证明了算法的有效性。     

面向非全互连3D NoC可靠通信的分布式路由算法

针对非全互连三维片上网络架构中存在的硅通孔(TSV)寻找困难和可能产生层间IP核隔离等问题,提出一种分布式容错路由算法.通过在每个路由器中添加TSV上/下表,可使层间通信数据包在发送前找出最优TSV的地址,保证层间IP核的有效通信和数据包的最短路径传输.若数据包到达非目的层,则在TSV上/下表中找出最优TSV的地址后继续传输;若是到达目的层,则使用文中提出的平面容错路由算法找到目的节点.实验结果表明,在均匀流量模式下网络故障率达到25%时,该算法仍与无网络故障的传统XYZ算法性能相近,且在网络无故障时的延时及吞吐率均优于参考对象.     

一种无虚通道NoC负载均衡容错路由算法

随着芯片复杂度的不断增大,设计一个高效的片上网络容错路由算法面临着巨大的挑战。由于芯片面积开销的限制,拥有低面积开销的无虚通道片上网络路由器受到学术界的广泛关注。但目前对无虚通道片上网络容错路由算法的研究却停留在容错性能上,而忽略了容错路由算法的路由路径过于单一所造成的负载不均、数据包平均延迟较大等问题。文章在借鉴已有的奇偶转向容错路由算法的基础上,对算法的故障模型和故障绕行策略进行优化,并在算法中融入负载均衡策略,以形成新的容错算法缓解上述问题。在9x9的2D mesh网络中对新提出的算法和参考算法的仿真结果表明：与参考算法相比,新算法在降低数据延迟和吞吐量方面有着明显的优势,在最优情况下能减少8.92%数据延迟和增加10.46%的吞吐量。     

基于扩展安全级的Torus网络容错路由算法研究

在存在故障结点的网络中如何设计最小容错路由是网络容错研究中的一个热点问题。以存在矩形故障块的二维Torus网络为例,将扩展安全级运用到Torus中,对于网络中任意一对结点,给出存在最小路径的充要条件;并且结合扩展安全级的概念,给出建立最小通路区的方法,并用实验验证了方法的可行性。研究为存在故障结点的Torus网络寻找最小容错路径提供了理论依据。     

一种可配置双向链路的片上网络容错偏转路由器

随着CMOS工艺进入纳米时代,工艺尺寸的不断缩小增加了集成电路对瞬态故障与永久故障的敏感性.在片上网络中提供容错支持对于提高单芯片多处理器片上数据传输的可靠性至关重要.为了处理片上网络中的瞬态故障与永久故障链路,提出一种可配置双向链路的容错偏转路由器BiFTDR.相邻BiFTDR路由器之间采用一对可配置方向的双向链路互连,根据链路的故障状态和路由器的到达包信息对双向链路的方向进行动态配置,在单向链路故障的情况下不需要绕道路由即可实现容错,并且不需要路由表从而降低了路由器的硬件实现开销.模拟结果表明,在合成通信模式下,网络中包含5条和15条永久故障链路的情况下,BiFTDR路由器的包平均延迟比一种基于强化学习的容错偏转路由器分别少10%和19%;在真实应用运行踪迹通信模式下,与无故障网络的包平均延迟相比,BiFTDR路由器的性能损失不到1%.对于瞬态故障,即使在高故障率下BiFTDR路由器的性能下降程度也较小.在65 nm工艺下对BiFTDR路由器进行综合,能达到500 MHz的时钟频率,并且具有较小的面积和功耗开销.     

PRDT（2，1）架构的NoC系统容错路由算法

链路和节点的故障会导致网络中许多节点无法相互通讯,因此容错性是NoC系统设计中的一个重要问题。基于一种新的NoC网络拓扑结构PRDT（2,1）,提出一种PRDT（2,1）容错路由算法以及相应的节点失效算法。节点失效算法通过使较少数量的无故障节点失效来构造矩形故障区域,PRDT（2,1）容错路由算法仅使用了最小数量的虚拟通道并提供足够的自适应性以实现无死锁容错路由。只要故障区域没有断开网络,这一算法能够保证路由的连通性。算法在不同故障率的PRDT（2,1）网络中仿真,结果显示这一算法具有良好的平滑降级使用特性。     

基于Q-Learning的自适应容错路由算法的研究

提出了使用Q-Learning来构作容错路由算法的方法,利用Q-Learning算法的自适应性来实现路由容错,在二维格子环境下的实验证明了算法的可行性。算法工作时只需利用源点本地存储的其它节点的状态、互连信息,即可迭代找出一条到达目标节点的容错通路,不增加网络的通信量,不依赖其它的路由控制节点。     

基于局部信息的单播容错路由算法

对n维局部扭曲立方体存在边故障的情况下,基于局部信息的思想,通过存储其邻接节点的边故障信息数组并引入消息回溯机制,设计了一种单播容错路由算法。仿真实验表明,当有大量的边发生故障时,该算法也能成功地实现消息传递。     

一类自选网络的容错直径与容错路由算法

作为加利图的一种,自选图AGn相对于其它网络结构,在并行计算及分布式计算领域有着更好的特性,因而受到广泛的重视.ANn是由翼有虎提出的基于AGn的一类新的网络结构.这个新的网络结构在直径、容错度、容错直径和汉密尔顿连通性上都优于网络AGn.虽然该网络结构已经有了较好的非容错路由算法,但是依然没有一种针对这个结构的容错路由算法以完善其实际应用.文中通过研究ANn的性质,得出了容错直径,然后基于该容错直径,设计并实现了ANn容错路由算法,最后验证了该算法的正确性.     

直连网络中的动态自适应容错路由算法

针对超级计算机的直连网络发生链路或节点故障,需要在保证一定网络性能的前提下在线完成网络重构的问题,提出一种直连网络中的动态自适应容错路由算法.该算法能够承受空间和时间上任何数目故障的组合,使发生故障的系统经过自动重构后能够维持较优的计算能力.该算法不牺牲任何健康节点,并且无需过多硬件资源.模拟结果表明,在网络无故障的情况下几乎不影响直连网络的性能,数据结果也表明了故障恢复的实时性和有效性.     

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。     

Torus网络中基于标志位的容错路由

针对Torus结构的多处理机系统中容错路由的问题,提出标志位概念,给出一个基于标志位的容错路由算法。存储于Torus网络中各节点的标志位记录系统中的故障信息,用于判定消息的源节点和目的节点之间是否存在最优通路。标志位的赋值可以通过与邻节点间的信息交换完成。     

胖树中的分布式动态容错路由

面向云计算的超大规模互连网络增加了对网络容错的要求,容错已成为互连网络的重要问题.为了保证网络的高可用性和高性能,文中基于胖树网络拓扑提出了一种分布式的动态容错路由方法.该方法通过引入一套链路失效消息传播机制和一套基于链路失效信息的动态容错路由算法来实现胖树网络的分布式动态容错.相比已有方法,该方法不增加网络硬件和路由路径长度,并且具有高执行效率和高性能.实验结果表明,在m端口交换机构成的胖树中,该方法可以容忍任意m/2-1条失效链路并以高概率容忍更多条失效链路的组合,同时保持网络的高性能.     

基于前缀的片上网络容错源路由算法

为克服片上网络链路永久性错误带来的路由问题,提出一种基于前缀的片上网络容错源路由算法PFTSR。该算法适用于二维mesh片上网络,采用预测路径并根据反馈信息调整路径的方法进行路由探测。在仿真平台NIRGAM上进行仿真,实验结果表明,与传统片上网络容错源路由算法SRN相比,PFTSR极大降低了片上系统的功耗,并且在大多数情况下能减少探测到第一条路径的时间。