【摘要】：無線片上網(wǎng)絡(luò)(Wireless Network on Chip,WiNoC)采用無線技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)的金屬互連有線網(wǎng)絡(luò),構(gòu)成有線和無線混合的片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),這種技術(shù)在功耗和延遲等方面較其他片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有更好的性能表現(xiàn)。但是,無線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)受天線、信道等物理特性的限制,運行過程中存在較高的錯誤率,導致網(wǎng)絡(luò)整體性能提升不明顯。在無線片上網(wǎng)絡(luò)中,通過傳統(tǒng)金屬互連導線傳輸數(shù)據(jù)的比特錯誤率遠低于通過無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的比特錯誤率。因此,在無線片上網(wǎng)絡(luò)中,負責無線傳輸任務(wù)的無線節(jié)點處容易形成故障熱點,使得無線傳輸?shù)男阅軆?yōu)勢無法體現(xiàn),嚴重限制了網(wǎng)絡(luò)的性能。另外,隨著天線間直線距離增加,無線信號能量衰減較快,同時受到熱噪聲等影響,導致信噪比較高,無線信號損耗嚴重。隨著芯片的老化,芯片中無線節(jié)點的比特錯誤率也會有顯著的增加。基于此,本文針對無線片上網(wǎng)絡(luò)中承擔通信主干任務(wù)的無線接口,所可能發(fā)生的瞬時性故障和永久性故障進行了深入的研究。論文主要工作如下:(1)針對無線傳輸中所可能發(fā)生的瞬時性故障,本文設(shè)計了一種基于ACK數(shù)據(jù)包(Efficient Acknowledgement Feedback,EF-ACK)的高效容錯接口(Wireless Interface,WI)。該設(shè)計改進了通過無線傳輸數(shù)據(jù)的確認方式,利用無線片上網(wǎng)絡(luò)中無線傳輸?shù)亩嗖ヌ匦?將多個確認信息組合成一個數(shù)據(jù)包,無線節(jié)點間互相廣播本地無線節(jié)點的數(shù)據(jù)包接收情況,以此來確認數(shù)據(jù)包的正確傳輸,根據(jù)確認信息數(shù)據(jù)包對檢測到的錯誤進行準確地數(shù)據(jù)包重傳;另外,提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)故障情況的動態(tài)編碼控制方案,在網(wǎng)絡(luò)中故障率較高的情況下采用容錯能力較高的編碼方案來提高數(shù)據(jù)的魯棒性。實驗結(jié)果表明,本文所提出的數(shù)據(jù)確認方案減少了網(wǎng)絡(luò)中無線數(shù)據(jù)重傳所帶來的額外開銷,基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動態(tài)編碼方案可以較好地保證網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)延遲和飽和吞吐率,本文所采用方案有效地提高了網(wǎng)絡(luò)性能和魯棒性。(2)針對無線路由器中無線接口所可能發(fā)生的永久性故障,本文提出一種無線片上網(wǎng)絡(luò)中無線接口故障動態(tài)檢測及容錯路由算法,將無線路由器中無線接口的故障情況分類,并對其采取了全覆蓋式的檢測策略,來實現(xiàn)無線片上網(wǎng)絡(luò)運行時的無線接口故障檢測;并提出了一種基于無故障無線路由器表的最近無線容錯路由算法,能夠在無線片上網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生無線路由器故障時將數(shù)據(jù)包利用最近的無故障無線路由器傳輸,最大程度地保證網(wǎng)絡(luò)的性能。實驗表明,本文方案可以在網(wǎng)絡(luò)中無線路由器出現(xiàn)故障時有效地保證網(wǎng)絡(luò)性能,且在無線路由器出現(xiàn)中度故障率時,效果明顯。
【圖文】：

圖 1. 3 常見 NoC 拓撲結(jié)構(gòu)Fig 1. 3 Common NoC topologies隨著片上集成度的進一步提高，傳統(tǒng)有線金屬導線互連的 NoC 架構(gòu)由于數(shù)傳輸距離的增長，出現(xiàn)了高延遲、高功耗、低吞吐量等問題。為了彌補傳統(tǒng)金連的性能瓶頸，研究學者們提出了三維集成互連(3DNoC)[8]、光(Optical)互連[9頻（RadioFrequency，RF）互連[10]、無線片上網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork-on-ChiiNoC）[11]。如圖 1.4 所示是 3D NoC 的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖， 3D NoC 可以被拆分為傳統(tǒng) 路由以及硅通孔(ThroughSiliconVias，TSV)技術(shù)的垂直通路。3DNoC 與 CM有兼容的特性，且有更短的垂直鏈路，但是由于路由器交叉開關(guān)復雜度、制造以及熱效應(yīng)的控制問題，3D NoC 的應(yīng)用還處于起步階段[12]。

圖 1. 3 常見 NoC 拓撲結(jié)構(gòu)Fig 1. 3 Common NoC topologies著片上集成度的進一步提高，傳統(tǒng)有線金屬導線互連的 NoC 架構(gòu)距離的增長，，出現(xiàn)了高延遲、高功耗、低吞吐量等問題。為了彌補性能瓶頸，研究學者們提出了三維集成互連(3DNoC)[8]、光(OpticaladioFrequency，RF）互連[10]、無線片上網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork-o）[11]。圖 1.4 所示是 3D NoC 的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖， 3D NoC 可以被拆分以及硅通孔(ThroughSiliconVias，TSV)技術(shù)的垂直通路。3DNoC 容的特性，且有更短的垂直鏈路，但是由于路由器交叉開關(guān)復雜度熱效應(yīng)的控制問題，3D NoC 的應(yīng)用還處于起步階段[12]。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN47

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 歐陽一鳴;陳義軍;梁華國;易茂祥;李建華;;一種故障通道隔離的低開銷容錯路由器設(shè)計[J];電子學報;2014年11期

2 歐陽一鳴;張一棟;梁華國;黃正峰;;三維片上網(wǎng)絡(luò)故障及擁塞感知的容錯路由器設(shè)計[J];電子學報;2013年05期

3 付斌章;韓銀和;李華偉;李曉維;;面向高可靠片上網(wǎng)絡(luò)通信的可重構(gòu)路由算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學學報;2011年03期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 熊志強;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸容錯技術(shù)研究[D];華中科技大學;2007年

本文編號：2648058