本文選題：片上網(wǎng)絡(luò) + 面向應(yīng)用��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：基于片上總線的SoC設(shè)計(jì)存在全局時(shí)鐘難以同步、可擴(kuò)展性和可重用性較差、通訊效率較低等問題,嚴(yán)重制約了集成在單芯片上的IP核規(guī)模和系統(tǒng)性能。片上網(wǎng)絡(luò)NoC是將分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的思想用于復(fù)雜的SoC設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)高效互連并解決SoC的通信問題。然而,傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用通信多樣性的需求,易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象,數(shù)據(jù)傳輸和通信能力有限。相比之下,可重構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)具有更好的靈活性和可配置性,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)擁塞或發(fā)生故障時(shí),它可以靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)地重構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由器結(jié)構(gòu)或者鏈路方向等,以緩和擁塞或解決故障,提高片上網(wǎng)絡(luò)的通信能力。本文提出一種新的面向應(yīng)用的可重構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)AORNoC,針對(duì)不同應(yīng)用,提供一種全局優(yōu)化的路徑配置,減少網(wǎng)絡(luò)擁塞度。本方案將傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算邏輯和控制邏輯分離,以軟件形式實(shí)現(xiàn)全局路徑分配算法,在通信任務(wù)圖映射到片上網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上后,采用該算法并利用映射所生成的完整地址信息來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路徑預(yù)計(jì)算功能。計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為編碼形式配置給各個(gè)路由器或通信控制器,以此建立起其各輸入輸出端口之間的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系,從而完成片上網(wǎng)絡(luò)通信路徑分配。另外,通過動(dòng)態(tài)重構(gòu)路由器的編碼信息,可以針對(duì)不同應(yīng)用實(shí)現(xiàn)高效路徑分配。全局路徑分配算法是在自適應(yīng)轉(zhuǎn)彎模型上加入多向協(xié)商控制算法來降低全局路徑擁塞度,同時(shí)為每個(gè)源節(jié)點(diǎn)設(shè)置一組可行注入方向集合,該集合包含源數(shù)據(jù)初始注入方向和備選注入方向兩種元素,可以增大路徑分配的多樣性。本文實(shí)現(xiàn)的路由器和通信控制器結(jié)構(gòu)均與其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同,以編碼信息配置模塊替代了傳統(tǒng)的路由計(jì)算單元,從輸入端口進(jìn)來的微片可以直接從該模塊中獲取相應(yīng)的輸出信息。本文分別基于2D Mesh和SRNoC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建了4×4和8×8兩種規(guī)模的AORNoC,并采用基于開環(huán)互連網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方式的性能評(píng)測(cè)平臺(tái)對(duì)AORNoC進(jìn)行性能評(píng)測(cè),并將其結(jié)果與傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,AORNoC具有更好的延遲特性和更少的面積開銷,在transpose1、transpose2、bit-reversal、shuffle、butterfly業(yè)務(wù)分布下,基于2D Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的8×8的AORNoC相比于傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)XY、Oddeven和NoP,飽和負(fù)載各平均提升了65.4%、27.4%和44.6%;基于SRNoC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的8×8的AORNoC,相比于傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)SRNoC,飽和負(fù)載平均增幅為54.4%。因此,AORNoC可以提供更好的路徑配置,實(shí)現(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸能力。
[Abstract]:SoC design based on on-chip bus has some problems, such as hard to synchronize global clock, poor scalability and reusability, and low communication efficiency, which seriously restricts the scale and system performance of IP core integrated on a single chip. The idea of distributed computing network is used in complex SoC design, which can efficiently interconnect and solve the communication problem of SoC. However, the traditional on-chip network is difficult to adapt to the diversity of complex applications, is prone to network congestion, and has limited data transmission and communication capacity. In contrast, the reconfigurable on-chip network is more flexible and configurable. When there is congestion or failure in the network, it can reconstruct the topology, router structure or link direction of the on-chip network statically or dynamically. To ease congestion or troubleshooting, improve the communication capacity of the on-chip network. In this paper, a new application-oriented reconfigurable on-chip network AORNoC is proposed, which provides a globally optimized path configuration for different applications and reduces network congestion. In this scheme, the computational logic and control logic in the traditional on-chip network are separated, and the global path assignment algorithm is implemented in the form of software. After the communication task diagram is mapped to the topology structure of the on-chip network, Using this algorithm and the complete address information generated by the mapping, the network path precomputing function is realized. The results are converted into coding configuration to each router or communication controller, and the corresponding connection relationship between the input and output ports is established, thus the on-chip network communication path allocation is completed. In addition, by dynamically reconstructing the encoding information of routers, efficient path allocation can be realized for different applications. Global path assignment algorithm is to add multi-direction negotiation control algorithm to adaptive turning model to reduce global path congestion and set a set of feasible injection directions for each source node. The set consists of two elements: the initial injection direction of the source data and the alternative injection direction, which can increase the diversity of path allocation. The router and communication controller structure implemented in this paper are different from their traditional structure. The encoding information configuration module is used to replace the traditional routing computing unit. The microchip coming in from the input port can obtain the corresponding output information directly from the module. In this paper, based on 2D mesh and SRNoC topologies, AORNoC of 4 脳 4 and 8 脳 8 is built, and the performance of AORNoC is evaluated by an open-loop network measurement platform, and the results are compared with the traditional on-chip network. The results show that AORNoC has better delay characteristics and less area overhead. The saturation load of 8 脳 8 AORNoC based on 2D mesh topology is increased by 65.4% and 44.6%, respectively, compared with the traditional on-chip network XYYOOddeven and NoP, and the saturation load of 8 脳 8 AORNoC based on SRNoC topology is 54.4% higher than that of the traditional on-chip network SRNoC. Therefore, AORNoC can provide better path configuration and better network communication and data transmission capability.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN47

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