無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)是片上多核系統(tǒng)中一種新穎的設(shè)計(jì)架構(gòu),它采用了兼容CMOS的無(wú)線(xiàn)新興技術(shù),提供了可擴(kuò)展、高能效和低延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一個(gè)很有應(yīng)用前景的互連方式,通過(guò)路由器集成的無(wú)線(xiàn)接口,實(shí)現(xiàn)了高效的長(zhǎng)距離單跳通信。無(wú)線(xiàn)路由器作為網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)通信的核心組件,承擔(dān)了大量的數(shù)據(jù)流量,若出現(xiàn)擁塞,將對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成嚴(yán)重影響。同時(shí),由于現(xiàn)階段無(wú)線(xiàn)集成技術(shù)不成熟,無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容易受到高故障率影響,網(wǎng)絡(luò)可靠性面臨挑戰(zhàn)。因此,一個(gè)具有擁塞控制和容錯(cuò)性的網(wǎng)絡(luò),對(duì)系統(tǒng)可靠性的提升有很大幫助。本文對(duì)無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中擁塞問(wèn)題和鏈路容錯(cuò)方法進(jìn)行了深入研究。(1)對(duì)于無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)路由器易出現(xiàn)的擁塞問(wèn)題,本文提出一種協(xié)同擁塞控制的路由器(C~3WR)設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)針對(duì)無(wú)線(xiàn)接口接收端緩沖區(qū)擁塞,首先通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸入端口與本地其他輸入端口緩沖區(qū)級(jí)聯(lián)的方式,為擁塞的數(shù)據(jù)提供多路徑傳輸,其次提出WCC算法分流數(shù)據(jù)包緩解無(wú)線(xiàn)接收端擁塞。針對(duì)無(wú)線(xiàn)接口發(fā)送端緩沖區(qū)擁塞,采用動(dòng)態(tài)路由策略,降低對(duì)擁塞無(wú)線(xiàn)路由器的流量注入率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在不同注入率下相較于對(duì)比對(duì)象,本文方案較大地提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量,有效地降低了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。該方案以協(xié)同擁塞控制的方式均衡網(wǎng)絡(luò)流量分布,保證了系統(tǒng)的性能又充分利用了可用資源。(2)對(duì)于無(wú)線(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)中鏈路故障的問(wèn)題,本文提出了一種新穎的基于故障區(qū)域感知的容錯(cuò)路由算法。該算法基于一種新穎的區(qū)域故障程度的傳遞模式。本文方案將擁塞控制方法融入到容錯(cuò)路由算法里,以緩解由故障帶來(lái)的擁塞問(wèn)題,平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;同時(shí)結(jié)合兩跳感知路由算法的優(yōu)勢(shì),取得了性能與開(kāi)銷(xiāo)之間很好的權(quán)衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相較對(duì)比對(duì)象,本文方案在面積增加的可接受范圍內(nèi),取得了很好的性能,新提出的路由算法使系統(tǒng)的魯棒性得到了顯著增強(qiáng)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN47
【部分圖文】：

圖 1. 1 通用處理器時(shí)鐘頻率和片上處理內(nèi)核數(shù)量隨時(shí)間變化趨勢(shì)線(xiàn)[8]Fig 1.1 General purpose processor clock frequency and number of on-chip processingcores over time and their estimated trend-line圖 1.1 表明為了滿(mǎn)足應(yīng)用程序的需求，核心的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)�；诳傁到y(tǒng)不具有可擴(kuò)展性，無(wú)法容納芯片上的大量?jī)?nèi)核。未來(lái)的多核處理器展性較強(qiáng)，可模塊化的片上通信結(jié)構(gòu)，并且能夠高能效地提供數(shù)百到數(shù)(處理內(nèi)核和高速緩存）所需的性能。因此，片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip，出引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注[4]。片上網(wǎng)絡(luò)是一種支持將數(shù)百個(gè)核連芯片上的架構(gòu)，它設(shè)計(jì)了獨(dú)立可伸縮的互連結(jié)構(gòu)，支持內(nèi)核之間高速通究學(xué)者認(rèn)為是一種很有前景的互聯(lián)方式。Tilera 的 64 核 TILE64[5]，英0 核 Polaris[6]，英特爾的 48 核單芯片(Single-chip Cloud Computer ，SC機(jī)[7]就是基于 NoC 多核芯片的例子。2 片上網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程

圖 1. 2 mesh 結(jié)構(gòu)的 NoCFig 1.2 mesh NoC絡(luò)中存在的問(wèn)題C 的拓?fù)渲饕?2D-mesh 或圓環(huán)結(jié)構(gòu)。隨著雜性導(dǎo)致了高延遲和高能耗，顯著影響了 題主要包括能耗、延時(shí)和金屬互連的限制。理核心數(shù)量的增加，提高了網(wǎng)絡(luò)流量，但也率會(huì)增加能耗，因此可以通過(guò)降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘通信過(guò)程并且損害性能。除了降低時(shí)鐘頻率的片上組件來(lái)降低能耗。但由于關(guān)閉的片上帶來(lái)額外的喚醒延遲[11]。另一種低功耗技術(shù)ltage and frequency scaling，DVFS)。DVFS 通

第二章 WiNoC 通信架構(gòu)及研究進(jìn)展本章介紹了 WiNoC 的基礎(chǔ)知識(shí)，包括 WiNoC 的通信架構(gòu)，路由器架構(gòu)，以及在 WiNoC 中關(guān)鍵問(wèn)題的解決方案，其中包含了網(wǎng)絡(luò)的擁塞與故障問(wèn)題，還有一些目前的研究進(jìn)展。通過(guò)對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)的了解與分析，有利于深入探討WiNoC 的關(guān)鍵問(wèn)題與發(fā)展方向。2.1 WiNoC 拓?fù)鋀iNoC 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的物理布局與通信方法，對(duì)系統(tǒng)的吞吐量、延時(shí)、功耗、面積和容錯(cuò)性起到了至關(guān)重要的作用，也影響路由策略。對(duì)于不同流量模型和應(yīng)用的特殊需求，利用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的特點(diǎn)，采用適宜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)性能和保持系統(tǒng)的魯棒性有很大的幫助。在 WiNoC 中，拓?fù)淇梢允羌儫o(wú)線(xiàn)連接的，也可以是有線(xiàn)連接與無(wú)線(xiàn)連接混合使用的。目前研究學(xué)者使用的 WiNoC 拓?fù)溆校篗cWiNoC 拓?fù)洹Cube 拓?fù)�、基于小世界�?WiNoC拓?fù)�、iWISE 拓?fù)浜突?2D-mesh 的混合 WiNoC 拓?fù)涞龋鐖D 2.1。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 黨少華;不確定環(huán)境下系統(tǒng)可靠性分析[D];上海師范大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2885714