發(fā)布時(shí)間：2017-03-18 07:00

  本文關(guān)鍵詞：片上網(wǎng)絡(luò)中路由器的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注采用并行的方法來(lái)提高芯片的整體性能。多核芯片(Chip Multi-Processors, CMPs)應(yīng)運(yùn)而生,其將多個(gè)IP核集成在一個(gè)芯片上,使芯片集成度迅速增加。多核之間的通信問(wèn)題制約了多核芯片的發(fā)展,而片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip, NoC)技術(shù)被認(rèn)為是解決多核芯片通信問(wèn)題的重要技術(shù)。片上網(wǎng)絡(luò)可以有效解決傳統(tǒng)的總線所帶來(lái)的能耗過(guò)大、帶寬利用不足和數(shù)據(jù)阻塞等問(wèn)題。片上網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多個(gè)路由器彼此相連來(lái)實(shí)現(xiàn),路由器的性能直接影響著片上網(wǎng)絡(luò)的性能,傳統(tǒng)的路由器已經(jīng)無(wú)法滿足片上網(wǎng)絡(luò)日益增長(zhǎng)的性能需求,因此研究高性能的路由器對(duì)提高片上網(wǎng)絡(luò)的性能起到至關(guān)重要的作用。本課題首先對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)、現(xiàn)存的常見(jiàn)問(wèn)題及路由器的通用架構(gòu)進(jìn)行了概述。然后對(duì)路由器的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究,包括數(shù)據(jù)傳輸方案的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)接口方案的設(shè)計(jì)、路由方案的設(shè)計(jì)及通道分配方案的設(shè)計(jì)。接著根據(jù)以上方案對(duì)路由器進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)了基于AHB協(xié)議的高效網(wǎng)絡(luò)接口；設(shè)計(jì)了基于lookahead路由技術(shù)、虛通道技術(shù)和容錯(cuò)路由算法的路由器輸入模塊；在研究了傳統(tǒng)的分離式分配器的基礎(chǔ)上,提出了矩陣對(duì)角線虛通道分配器和開(kāi)關(guān)分配器。最后對(duì)路由器進(jìn)行了功能仿真和性能分析,通過(guò)軟件仿真和FPGA驗(yàn)證保證了路由器的功能正確；通過(guò)DC綜合表明,本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘頻率可以達(dá)到333MHz；通過(guò)Noxim仿真平臺(tái)對(duì)性能進(jìn)行分析,將本課題中的路由器與傳統(tǒng)路由器及組合路由器進(jìn)行性能對(duì)比。本課題所提出的路由器在通道的匹配率方面明顯高于傳統(tǒng)路由器,平均吞吐率達(dá)到40flits/cycle,比組合路由器的吞吐率平均高出7%,數(shù)據(jù)包最低延時(shí)為10個(gè)時(shí)鐘周期,比傳統(tǒng)方案的數(shù)據(jù)包延時(shí)降低了10%。本課題設(shè)計(jì)的片上網(wǎng)絡(luò)路由器在匹配率、吞吐率和數(shù)據(jù)延時(shí)方面有明顯的優(yōu)勢(shì),適用于多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò),對(duì)未來(lái)片上網(wǎng)絡(luò)的研究及多核芯片的發(fā)展具有重要價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：片上網(wǎng)絡(luò) 路由器 網(wǎng)絡(luò)接口 容錯(cuò)路由算法 矩陣對(duì)角線分配器
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN47;TN915.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容12
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)12-13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 片上網(wǎng)絡(luò)路由器概述15-23
• 2.1 片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15-18
• 2.2 片上網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)問(wèn)題18-19
• 2.2.1 死鎖19
• 2.2.2 活鎖19
• 2.3 片上網(wǎng)絡(luò)路由器通用架構(gòu)19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第三章 片上網(wǎng)絡(luò)路由器方案設(shè)計(jì)23-39
• 3.1 數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)23-27
• 3.1.1 交換機(jī)制23-24
• 3.1.2 虛通道技術(shù)24-26
• 3.1.3 流控機(jī)制26-27
• 3.2 網(wǎng)絡(luò)接口方案設(shè)計(jì)27-30
• 3.2.1 計(jì)算單元傳輸協(xié)議27-28
• 3.2.2 路由器傳輸協(xié)議28-29
• 3.2.3 網(wǎng)絡(luò)接口功能29-30
• 3.3 路由方案設(shè)計(jì)30-34
• 3.3.1 Lookahead路由技術(shù)30-31
• 3.3.2 路由算法設(shè)計(jì)31-34
• 3.4 通道分配方案設(shè)計(jì)34-38
• 3.4.1 虛通道分配34-36
• 3.4.2 開(kāi)關(guān)分配36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 片上網(wǎng)絡(luò)路由器的硬件實(shí)現(xiàn)39-59
• 4.1 路由器整體設(shè)計(jì)39-40
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計(jì)40-45
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)接口寫操作模塊設(shè)計(jì)41-42
• 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)搬移模塊設(shè)計(jì)42-44
• 4.2.3 網(wǎng)絡(luò)接口解包模塊設(shè)計(jì)44-45
• 4.3 輸入模塊的設(shè)計(jì)45-51
• 4.3.1 輸入控制模塊46-48
• 4.3.2 路由計(jì)算模塊48-49
• 4.3.3 緩存模塊49-51
• 4.4 分配器模塊的設(shè)計(jì)51-56
• 4.4.1 矩陣對(duì)角線虛通道分配器設(shè)計(jì)51-53
• 4.4.2 矩陣對(duì)角線開(kāi)關(guān)分配器設(shè)計(jì)53-54
• 4.4.3 矩陣對(duì)角線分配器仲裁機(jī)制的公平性研究54-56
• 4.5 交叉開(kāi)關(guān)模塊的設(shè)計(jì)56-57
• 4.5.1 多路復(fù)用交叉開(kāi)關(guān)56-57
• 4.5.2 三態(tài)門交叉開(kāi)關(guān)57
• 4.6 輸出模塊的設(shè)計(jì)57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第五章 仿真及驗(yàn)證59-81
• 5.1 功能驗(yàn)證概述59-60
• 5.2 模塊級(jí)功能驗(yàn)證60-67
• 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)接口功能驗(yàn)證60-62
• 5.2.2 輸入模塊功能驗(yàn)證62-65
• 5.2.3 虛通道分配器功能驗(yàn)證65-66
• 5.2.4 開(kāi)關(guān)分配器功能驗(yàn)證66-67
• 5.3 整體功能仿真67-69
• 5.3.1 單個(gè)數(shù)據(jù)包傳輸仿真67-68
• 5.3.2 多個(gè)數(shù)據(jù)包傳輸仿真68-69
• 5.4 DC綜合69-70
• 5.5 FPGA驗(yàn)證70-75
• 5.5.1 FPGA測(cè)試結(jié)果70-71
• 5.5.2 FPGA板級(jí)驗(yàn)證71-75
• 5.6 性能分析75-79
• 5.6.1 吞吐率76-77
• 5.6.2 數(shù)據(jù)包延時(shí)77-78
• 5.6.3 分配器匹配率78-79
• 5.7 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間的成果89

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊敏華;谷建華;周興社;;片上網(wǎng)絡(luò)[J];微處理機(jī);2006年05期

2 鞠宏浩;顧華璽;尹小杰;;片上網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量的研究[J];計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化;2009年04期

3 劉炎華;劉靜;賴宗聲;;片上網(wǎng)絡(luò):新一代的片上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J];電子與封裝;2011年05期

4 唐名華;;兩種綜合流量模式對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)性能影響分析[J];廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào);2011年04期

5 韋良芬;王勇;;片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J];吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期

6 王宏偉;陸俊林;佟冬;程旭;;層次化片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簇生成算法[J];電子學(xué)報(bào);2007年05期

7 付方發(fā);張慶利;王進(jìn)祥;喻明艷;孫玉峰;;支持多種流量分布的片上網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估技術(shù)研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年05期

8 王宏偉;陸俊林;佟冬;程旭;;層次化的片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年05期

9 丁永文;劉建輝;;片上網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J];科技信息(學(xué)術(shù)研究);2007年31期

10 周干民;;片上網(wǎng)絡(luò):下一代技術(shù)[J];商業(yè)文化(學(xué)術(shù)版);2007年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 白原;鄭焱;王紅;楊士元;;不規(guī)則結(jié)構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試方法研究[A];第六屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 王祺;吳寧;葛芬;;片上網(wǎng)絡(luò)仿真與性能評(píng)估[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2008年

3 景乃鋒;毛志剛;;面向片上網(wǎng)絡(luò)的集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)信息化與社會(huì)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會(huì)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

4 付斌章;韓銀和;李華偉;李曉維;;面向高可靠片上網(wǎng)絡(luò)通信的低成本可重構(gòu)路由算法[A];第六屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

5 齊樹(shù)波;蔣江;李晉文;張民選;;面向片上網(wǎng)絡(luò)的多播吞吐率和能量模型[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（B輯）[C];2011年

6 張熙敏;李晉文;肖立權(quán);;基于逃逸通道的片上網(wǎng)絡(luò)擁塞緩解技術(shù)[A];第十六屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第二屆微處理器技術(shù)論壇論文集[C];2012年

7 歐陽(yáng)一鳴;朱兵;梁華國(guó);;一種用于片上網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)路由算法[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2008年

8 蘇琦;李玉柏;王堅(jiān);;用OPNET實(shí)現(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)仿真[A];2008年中國(guó)西部青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 歐陽(yáng)一鳴;劉蓓;齊蕓;;三維片上網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的時(shí)間優(yōu)化方法[A];第六屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

10 彭�；�;尤志強(qiáng);鄺繼順;張大方;;一種基于BFT型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)低費(fèi)用測(cè)試方法[A];第六屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 清華大學(xué)微處理器與SOC 技術(shù)研究中心 陳磊 王驚雷 李兆麟 汪東升;片上網(wǎng)絡(luò)：解決CMP互連瓶頸[N];計(jì)算機(jī)世界;2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王堅(jiān);片上網(wǎng)絡(luò)通信性能分析與優(yōu)化[D];電子科技大學(xué);2011年

2 樂(lè)千榿;基于智能算法的片上網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化研究[D];電子科技大學(xué);2014年

3 秦明偉;片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）業(yè)務(wù)量建模方法及應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 周芳;片上網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

5 楊鵬飛;高可靠片上網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

6 王俊輝;高性能多核處理器的低功耗片上網(wǎng)絡(luò)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 李寶亮;片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 馬立偉;專用片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法：通信建模、拓?fù)錁?gòu)造與自動(dòng)生成[D];清華大學(xué);2006年

9 趙建武;片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可測(cè)試性設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

10 王煒;面向大規(guī)模片上多處理器的片上網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王曉袁;片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型[D];西安電子科技大學(xué);2008年

2 付方發(fā);片上網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 王祺;基于應(yīng)用的片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與性能評(píng)估[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 劉華;片上網(wǎng)絡(luò)多播通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

5 李慧;光片上網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 易恒柱;面向神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢环诸惖钠舷到y(tǒng)任務(wù)映射的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 李盛楠;基于Spike sorting的NoC-based CMP的研究與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 蔣珊珊;片上網(wǎng)絡(luò)感知故障容錯(cuò)路由算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

9 劉躍;2D Mesh片上網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)路由算法設(shè)計(jì)與研究[D];電子科技大學(xué);2014年

10 俞劍明;容偏差百核片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與多核粒度建模[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：片上網(wǎng)絡(luò)中路由器的設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：254050