片上網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)同擁塞避免策略研究.pdf

1、為了滿足日益增長的計算需求，處理器從單核到多核乃至眾核的趨勢越來越明顯。片上網(wǎng)絡(luò)由于其能夠提供高帶寬的通信且具有良好的可擴(kuò)展性，已經(jīng)成為多核系統(tǒng)中主流的互連方式。隨著片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及核間通信流量不斷增加，片上網(wǎng)絡(luò)擁塞變得越來越嚴(yán)重。由于片上網(wǎng)絡(luò)在芯片內(nèi)部互連不同系統(tǒng)組件，它對實現(xiàn)代價和網(wǎng)絡(luò)性能的要求很高，適用于傳統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制和擁塞避免策略不能直接應(yīng)用在片上網(wǎng)絡(luò)中。現(xiàn)階段針對片上網(wǎng)絡(luò)的擁塞解決方案主要是在網(wǎng)絡(luò)層面改進(jìn)路由

2、器結(jié)構(gòu)或者路由算法。也有部分方案在應(yīng)用層面利用應(yīng)用映射算法降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，但是很少有研究者將這兩者有機(jī)地結(jié)合起來。本文采用跨層設(shè)計思想，利用網(wǎng)絡(luò)層面提供的信息，通過應(yīng)用映射算法均衡網(wǎng)絡(luò)流量并主動避免可能出現(xiàn)的擁塞，從而有效地降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞。
　　首先，本文提出一種網(wǎng)絡(luò)擁塞評估方法。該方法利用應(yīng)用信息和系統(tǒng)運行狀態(tài)，并結(jié)合路由算法獲得的包傳輸路徑，計算評估通信流擁塞狀況的擁塞系數(shù)。該系數(shù)與通信流相互干擾的通信流條數(shù)直接相關(guān)，同時評估存

3、在于應(yīng)用內(nèi)和應(yīng)用間的擁塞。另外本文利用所有通信流擁塞系數(shù)的均值來評估應(yīng)用映射算法的防擁塞性能，仿真結(jié)果表明擁塞系數(shù)和網(wǎng)絡(luò)擁塞情況呈現(xiàn)很好的相關(guān)性。
　　然后，本文在擁塞系數(shù)的基礎(chǔ)上提出一種主動擁塞避免的應(yīng)用映射算法，該算法有效地降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞和平均包延時。在應(yīng)用映射前的任務(wù)排序期間，該算法提出“親和度列表”的概念，為每一個任務(wù)附加親和度列表，幫助其選擇更好的映射位置。在任務(wù)映射期間，該算法利用前文提出的擁塞系數(shù)主動避免可能出現(xiàn)的擁

4、塞，并利用本文提出的“增益函數(shù)”平衡了擁塞避免和距離增加之間的矛盾，使搜索范圍大幅度降低。
　　最后，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個適用于多核系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)行為研究的多核系統(tǒng)仿真器，該仿真器為處理器建立行為級的任務(wù)執(zhí)行模型，并集成已有的時鐘周期精度級別的仿真器仿真網(wǎng)絡(luò)行為，通過這樣粗粒度與細(xì)粒度相結(jié)合的仿真方式，本文設(shè)計的仿真器具有仿真速度快、仿真結(jié)果精確的特點。通過該仿真器評估本文提出的應(yīng)用映射算法。在使用XY路由算法時，該映射算法和現(xiàn)有算法相