NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)設計.pdf

1、NoC(Networks on Chip，片上網(wǎng)絡)最早是在SoC(System on Chip，片上系統(tǒng))的研究過程中被提出來的。NoC往往被用作SoC芯片上的通信基礎，具有定制化的、應用驅動的結構，其數(shù)據(jù)是以網(wǎng)絡包的形式發(fā)送的。同時隨著集成度的提高，CMP(Chip-Muitiprocessors，片上多處理器)芯片也需要片上通信，其通信的解決方式也需要使用NoC。CMP芯片通常用作通用處理器，而SoC主要用于定制環(huán)境。 在

2、基于NoC的CMP芯片上，需要以通用操作系統(tǒng)作為基礎平臺，才能發(fā)揮NoC與CMP技術的優(yōu)勢。但是目前還較少有這樣的操作系統(tǒng)出現(xiàn)，其主要的障礙就是芯片上處理器內存訪問的瓶頸問題--每一個片上處理器都會各自引發(fā)內存訪問，從而使內存成為各個處理器競爭的資源，內存訪問需要大量的仲裁，使得整個系統(tǒng)的性能由于內存而降低。要建立片上通用操作系統(tǒng)，這個問題是亟待解決的。 分析表明，內存瓶頸問題是解決所有問題的基礎，因此本文提出了網(wǎng)絡化內存的概念

3、以解決內存瓶頸問題。網(wǎng)絡化內存將內存塊以片上網(wǎng)絡的形式連接起來，并且提供多重通信通道與NoC芯片連接，從而消除了內存總線。處理器的內存訪問以網(wǎng)絡包的形式發(fā)送和接收。 在網(wǎng)絡化內存為硬件的基礎上，本文根據(jù)NoC芯片的特性，提出了NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)的概念。在此基礎上，本文完成了NoC片上分布式通用操作系統(tǒng)的設計，它包括IPC(Inter-process Communication，進程間通信)模塊、內存管理模塊、調度模塊、

4、系統(tǒng)服務模塊和設備管理模塊。 通過軟件模擬實驗，本文驗證了網(wǎng)絡化內存多通道化的必然性，結果表明，增加l倍的內存通道，在有效范圍內，可以使內存訪問的延時降到原來的18％-46％；并對比了片上通信和通過內存通信之間的性能區(qū)別，片上通信的訪問延時為內存的33％-50％。實驗驗證了本文的理論基礎。 綜上所述，本文提出的以網(wǎng)絡化內存為基礎的NoC片上分布式操作系統(tǒng)能夠有效的利用NoC芯片的分布式和片上通信優(yōu)勢，在片上通用操作系統(tǒng)的