片上网络优化策略设计与仿真

论文摘要

随着深亚微米技术的发展,越来越多的处理器核被集成在一块芯片上,传统的总线通信方式渐渐不能满足片上数据的通信要求。为了解决这个问题,片上网络(NOC:network on chip)被提了出来。NOC是一个弹性的、可扩展的芯片微网络,网络的吞吐率、延迟、资源耗费以及功耗是片上网络重要的性能指标。因此,研究一些方法来提高网络的吞吐率,降低网络延迟与资源耗费对片上网络的发展而言是非常有意义的。本文针对上述问题,对片上网络的设计与优化进行了探索性的研究,并在此基础上完成了以下工作:1.针对NOC的特点,在虫洞交换技术的基础上对自适应路由算法设计了一种绑定式数据传输技术。我们将路由信息及其他一些重要的信息与每一个数据切片相绑定,采用专门的线路来传送这些信息。该措施使网络中实际需要传送的数据长度减少,还使得每一个数据都可以作为一个独立的单元来寻址,有利于简化路由节点内部的控制模块设计。仿真结果表明,与传统的虫洞交换技术相比,该方法在几乎不增加资源消耗的情况下,提高了网络的吞吐量并降低了数据在网络中的延迟。2.建立了一种NOC数据通信瓶颈的分析模型并提出了一种缓存分配算法。只要给出特定应用的通信特点和总共可用的缓存空间,该模型可以检测出系统中的通信瓶颈,并利用算法计算出NOC中每个路由节点各个方向上的缓存深度,使NOC的性能得到改善。仿真结果表明,与目前NOC中常见的均匀分配缓存的模式相比,该方法能改善网络的性能,并且适用于NOC中常见的拓扑与路由算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 片上网络研究背景
• 1.2 片上网络国内外研究现状
• 1.3 论文结构及内容安排
• 第二章 片上网络基础知识及相关技术
• 2.1 片上网络基础知识
• 2.1.1 片上网络拓扑
• 2.1.2 片上网络协议
• 2.2 片上网络相关技术
• 2.2.1 网络适配器设计
• 2.2.2 链路相关问题
• 2.3 小结
• 第三章 片上网络绑定型数据传输技术
• 3.1 提出背景
• 3.2 基本原理
• 3.3 具体方案设计
• 3.3.1 数据包格式设计
• 3.3.2 路由节点设计
• 3.3.3 仿真网络设计
• 3.4 性能评估
• 3.4.1 资源消耗的比较
• 3.4.2 网络性能评估
• 3.5 小结
• 第四章 片上网络性能优化策略
• 4.1 提出背景
• 4.2 NOC 中的缓存分配问题
• 4.2.1 缓存大小对NOC 性能的影响
• 4.2.2 缓存大小与资源的关系
• 4.2.3 缓存分配的可行性
• 4.3 性能分析模型
• 4.3.1 排队系统理论基础
• 4.3.2 建模参数与目标函数
• 4.3.3 路由节点分析模型
• 4.4 缓存分配算法
• 4.5 仿真结果
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果