本文關(guān)鍵詞：基于檢錯重傳的NoC容錯路由設(shè)計

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【摘要】：隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,SoC(System-on-Chip,片上系統(tǒng))集成核數(shù)增加,單總線架構(gòu)的可擴展性弱以及帶寬限制等問題日益突出,為了解決總線架構(gòu)的不足,NoC(Network-on-Chip,片上網(wǎng)絡(luò))應(yīng)運而生。NoC的提出為解決片上系統(tǒng)通信組件數(shù)量不斷增加所帶來的一系列問題提供了可行方案,有效的提高了SoC系統(tǒng)的性能。然而,片上網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中可能遭受到由于各種原因產(chǎn)生的故障,從而影響到了它的通信質(zhì)量。由于半導(dǎo)體工藝尺寸的縮小,NoC網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸線路對干擾越來越敏感,最終導(dǎo)致瞬時故障逐漸成為了NoC故障的主要來源。采用合理的容錯算法已經(jīng)成為解決NoC網(wǎng)絡(luò)瞬時故障,提高系統(tǒng)芯片可靠性的有效方法。NoC瞬時故障容錯研究受到越來越多的關(guān)注,已經(jīng)成為了一個新的研究熱點。本文分析了NoC瞬時故障容錯算法在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,對瞬時故障容錯機制進行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)檢錯重傳容錯算法進行了分析,并提出了一種改進的混合檢錯重傳容錯算法。本文提出的容錯方法特點包括:1)根據(jù)頭微片和數(shù)據(jù)微片重要性的不同,對頭微片采用點到點的檢錯重傳,對數(shù)據(jù)微片采用端到端的檢錯重傳,這樣既能更有力的保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃?同時在傳輸延時、有效數(shù)據(jù)吞吐量以及面積功耗開銷方面取得了較好平衡;2)在包頭點到點重傳方法中用比較器代替編解碼器,采用了三模冗余方式對包頭進行了保護,能夠進一步增強包頭傳輸?shù)目煽啃?3)采用了超時檢測重傳機制,能夠檢測出數(shù)據(jù)包傳輸過程中出現(xiàn)的丟包現(xiàn)象并得到重傳,解決了數(shù)據(jù)包傳輸過程中出現(xiàn)的丟包問題。本文首先設(shè)計了混合檢錯重傳路由器RTL模型,最后完成了4*4的2D-Mesh NoC路由網(wǎng)絡(luò)搭建,并發(fā)送具有一定誤碼率的數(shù)據(jù)包進行了實驗,將改進的混合檢錯重傳容錯路由與無容錯路由、端到端檢錯重傳路由以及端到端糾錯重傳路由進行了性能比較。實驗顯示,在路由網(wǎng)絡(luò)鏈路中引入錯誤(微片錯誤數(shù)不超過2位且誤碼率為0.001)時,改進的混合檢錯重傳路由的有效數(shù)據(jù)吞吐量是端到端檢錯重傳路由的1.24倍,是端到端糾錯重傳路由的1.18倍。在誤碼率增大的情況下,其容錯能力沒有損失,而有效吞吐量的性能優(yōu)勢則更加明顯。結(jié)果表明本文設(shè)計的混合檢錯重傳NoC容錯路由可以有效的解決數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)2位錯誤的問題;當(dāng)錯誤數(shù)超過2位時可以通過替換編碼方案,采用檢錯功能更強的編碼來提高容錯能力,保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。同時在傳輸延時和有效數(shù)據(jù)吞吐量性能上有進一步提升,并且在面積和功耗開銷上取得了很好的折中。
【學(xué)位授予單位】：中國航天科技集團公司第一研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN47

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本文編號：1228882