一种用于片上网络交换结构的动态优先级算法

论文摘要

片上网络是一种新的多核互连技术，它将数据处理与通信资源独立开来，具有良好的并行通信能力和扩展性，采用全局异步局部同步技术彻底解决了片上系统的单一时钟问题。片上网络路由节点是IP核实现信息交换的基础，是片上网络的重要组成部分，所以实现高性能的路由是实现高性能片上网络的关键。交换结构和调度算法是路由节点的重要部分，其性能直接影响着路由节点的性能。论文首先介绍了基于各种排队机制的交换结构，采用虚拟输出队列的输入排队结构无加速比和队头阻塞问题，成为交换结构的首选结构。然后讨论了基于输入排队结构的各种调度算法的性能，最后提出了一种基于输入排队交换结构的动态优先级算法，能为片上网络提供服务质量保证，具有一定的通用性，使得优先级采用那一种因素决定都可以适用。它的优先级可在每个时隙动态的变化，避免了低优先级的“饿死”现象。另外本文还设计了仿真平台，将该算法和滑动多次迭代轮询匹配算法进行比较，仿真结果表明：在四种流量模型下，迭代次数为2时，本文提出的算法的吞吐率和平均延时性能都优于滑动多次迭代轮询匹配算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 片上网络交换结构及调度算法研究的必要性
• 1.3 片上网络交换结构及调度算法研究现状
• 1.3.1 交换结构研究现状
• 1.3.2 调度算法研究现状
• 1.4 论文主要工作和安排
• 第二章 片上网络交换结构分析
• 2.1 交换结构的组成
• 2.2 交叉开关式交换单元
• 2.2.1 交叉开关的工作原理
• 2.2.2 交叉结点式交叉开关
• 2.2.3 多路选择器式交叉开关
• 2.3 交换结构的排队机制
• 2.3.1 输出排队
• 2.3.2 输入排队
• 2.3.3 联合输入输出排队
• 2.3.4 联合输入交叉点排队
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于排队机制的调度算法
• 3.1 输入排队调度算法
• 3.1.1 并行迭代匹配算法
• 3.1.2 循环匹配算法
• 3.1.3 滑动多次迭代轮询匹配算法
• 3.1.4 双向轮询匹配算法
• 3.1.5 先到先服务轮询匹配调度算法
• 3.1.6 最长队列轮询匹配算法
• 3.1.7 最长队列优先算法和最老信元优先算法
• 3.2 输出排队调度算法
• 3.3 联合输入输出排队调度算法
• 3.4 联合输入交叉点排队调度算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 用于片上网络交换结构的动态优先级算法
• 4.1 算法的构想
• 4.2 算法的描述
• 4.3 算法的实现
• 4.4 算法仿真平台设计
• 4.4.1 仿真平台模型分析
• 4.4.2 信元和虚拟输出队列的模拟
• 4.4.3 流量类型说明
• 4.4.4 数据收集和性能分析说明
• 4.5 仿真结果分析
• 4.5.1 均匀流量模型下仿真结果及分析
• 4.5.2 强对角流量模型下仿真结果及分析
• 4.5.3 弱对角流量模型下仿真结果及分析
• 4.5.4 非均匀流量模型下仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献