本文關(guān)鍵詞：基于檢錯(cuò)重傳的NoC容錯(cuò)路由設(shè)計(jì)

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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(kuò)展性弱以及帶寬限制等問(wèn)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(yùn)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(lái)的一系列問(wèn)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(guò)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(duì)干擾越來(lái)越敏感,最終導(dǎo)致瞬時(shí)故障逐漸成為了NoC故障的主要來(lái)源。采用合理的容錯(cuò)算法已經(jīng)成為解決NoC網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)故障,提高系統(tǒng)芯片可靠性的有效方法。NoC瞬時(shí)故障容錯(cuò)研究受到越來(lái)越多的關(guān)注,已經(jīng)成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。本文分析了NoC瞬時(shí)故障容錯(cuò)算法在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,對(duì)瞬時(shí)故障容錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在此基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)檢錯(cuò)重傳容錯(cuò)算法進(jìn)行了分析,并提出了一種改進(jìn)的混合檢錯(cuò)重傳容錯(cuò)算法。本文提出的容錯(cuò)方法特點(diǎn)包括:1)根據(jù)頭微片和數(shù)據(jù)微片重要性的不同,對(duì)頭微片采用點(diǎn)到點(diǎn)的檢錯(cuò)重傳,對(duì)數(shù)據(jù)微片采用端到端的檢錯(cuò)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(shí)在傳輸延時(shí)、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(diǎn)到點(diǎn)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(duì)包頭進(jìn)行了保護(hù),能夠進(jìn)一步增強(qiáng)包頭傳輸?shù)目煽啃?3)采用了超時(shí)檢測(cè)重傳機(jī)制,能夠檢測(cè)出數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)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(guò)程中出現(xiàn)的丟包問(wèn)題。本文首先設(shè)計(jì)了混合檢錯(cuò)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn),將改進(jìn)的混合檢錯(cuò)重傳容錯(cuò)路由與無(wú)容錯(cuò)路由、端到端檢錯(cuò)重傳路由以及端到端糾錯(cuò)重傳路由進(jìn)行了性能比較。實(shí)驗(yàn)顯示,在路由網(wǎng)絡(luò)鏈路中引入錯(cuò)誤(微片錯(cuò)誤數(shù)不超過(guò)2位且誤碼率為0.001)時(shí),改進(jìn)的混合檢錯(cuò)重傳路由的有效數(shù)據(jù)吞吐量是端到端檢錯(cuò)重傳路由的1.24倍,是端到端糾錯(cuò)重傳路由的1.18倍。在誤碼率增大的情況下,其容錯(cuò)能力沒(méi)有損失,而有效吞吐量的性能優(yōu)勢(shì)則更加明顯。結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的混合檢錯(cuò)重傳NoC容錯(cuò)路由可以有效的解決數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)2位錯(cuò)誤的問(wèn)題;當(dāng)錯(cuò)誤數(shù)超過(guò)2位時(shí)可以通過(guò)替換編碼方案,采用檢錯(cuò)功能更強(qiáng)的編碼來(lái)提高容錯(cuò)能力,保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。同時(shí)在傳輸延時(shí)和有效數(shù)據(jù)吞吐量性能上有進(jìn)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(guó)航天科技集團(tuán)公司第一研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN47

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