3D NoC容錯(cuò)路由算法的研究.pdf

1、當(dāng)前，片上系統(tǒng)(Systems-on-Chip，SoC)已經(jīng)進(jìn)入多核時(shí)代，能夠包含上百個(gè)IP核，包括可編程處理器、協(xié)處理器、加速器、特定于應(yīng)用的IP、外圍設(shè)備、內(nèi)存、可重構(gòu)邏輯以及模擬單元等。IRTS預(yù)測(cè)，到2020年，單一芯片上集成的處理單元(Processing Element，PE)數(shù)量將達(dá)到數(shù)千個(gè)之多。隨著通信單元數(shù)量的增長(zhǎng)，急需一種高效、可擴(kuò)展、可靠的通信架構(gòu)。但隨著制造工藝發(fā)展到納米領(lǐng)域，全局互聯(lián)的通信延遲和功耗成為SoC的

2、主要瓶頸。片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip，NoC)設(shè)計(jì)范式是基于模塊化的包交換機(jī)制，能夠處理許多片上通信問(wèn)題，如長(zhǎng)通信距離對(duì)性能的限制，大量 PE集成到單一芯片上等。網(wǎng)絡(luò)整體性能與網(wǎng)絡(luò)的多種屬性有關(guān)，如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、流控機(jī)制、交換技術(shù)等。容錯(cuò)路由算法對(duì)NoC的性能、可靠性、功耗、熱量問(wèn)題等多個(gè)方面產(chǎn)生重要影響。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　(1)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了無(wú)虛擬通道的3D Mesh NoC防御

3、區(qū)域容錯(cuò)路由算法，簡(jiǎn)稱為3D-ZDFT。在設(shè)計(jì)該容錯(cuò)路由算法時(shí)，首先給出了Convex Fault Cube的定義。Convex Fault Cube是在Convex Fault Block的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是一種3D Mesh網(wǎng)絡(luò)中的故障模型。該模型根據(jù)故障節(jié)點(diǎn)和其附近的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)包圍故障節(jié)點(diǎn)的凸故障體。然后在Convex Fault Cube的基礎(chǔ)上給出了防御區(qū)域的建立方法，3D-ZDFT算法就是在防御區(qū)域的基礎(chǔ)上提出的。3D-

4、ZDFT算法能夠根據(jù)防御區(qū)域提供的故障位置信息，提前改變轉(zhuǎn)發(fā)方向，避免引入一些不必要的轉(zhuǎn)彎。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，本算法能夠有效的保證網(wǎng)絡(luò)的性能。理論分析證明3D-ZDFT路由算法是無(wú)死鎖和無(wú)活鎖的。仿真結(jié)果表明，與HamFA算法相比，3D-ZDFT擁有更好的網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。
　　(2)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于A*算法的容錯(cuò)路由算法，簡(jiǎn)稱為A*FT。它采用啟發(fā)式的方法尋找路徑，能夠保證在較短的時(shí)間內(nèi)找到一條較優(yōu)的路徑。該算法既有自適應(yīng)路由算法的優(yōu)