本文選題：片上網(wǎng)絡(luò)　切入點：開關(guān)分配　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著片上所能集成處理器核數(shù)的不斷增加,片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要性日漸明顯,正逐漸成為影響片上多核系統(tǒng)性能的瓶頸。開關(guān)分配作為片上網(wǎng)絡(luò)路由器中的關(guān)鍵部件,其性能對路由器以及整個片上網(wǎng)絡(luò)的性能都會產(chǎn)生很大影響,已成為片上網(wǎng)絡(luò)研究的熱點。傳統(tǒng)的開關(guān)分配方法基于長報文設(shè)計,而片上網(wǎng)絡(luò)中多為短報文,傳統(tǒng)的開關(guān)分配方法已不適應(yīng)片上網(wǎng)絡(luò)的需要。因此,如何針對片上網(wǎng)絡(luò)短報文占優(yōu)的特性,設(shè)計單周期可實現(xiàn)的、高效的開關(guān)分配方法,成為片上網(wǎng)絡(luò)性能提高的關(guān)鍵�；谏鲜鰡栴},本文將從以下四個方面展開研究:1.深入了解片上網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)分配方法的發(fā)展現(xiàn)狀,對傳統(tǒng)開關(guān)分配方法進行分析總結(jié)。深入研究片上網(wǎng)絡(luò)報文傳輸?shù)奶匦约捌浣o開關(guān)分配方法設(shè)計帶來的挑戰(zhàn),對已有的針對片上網(wǎng)絡(luò)的高效開關(guān)分配方法進行分析總結(jié),為設(shè)計高效的片上網(wǎng)絡(luò)開關(guān)分配方法奠定基礎(chǔ)。2.基于對片上網(wǎng)絡(luò)高效開關(guān)分配方法的分析結(jié)果,提出將高效開關(guān)分配方法應(yīng)用到典型低延遲路由器上來提高網(wǎng)絡(luò)性能的方法。通過在低延遲路由器上實現(xiàn)高效的開關(guān)分配方法TS-Router等,極大降低了數(shù)據(jù)包傳輸?shù)难舆t,提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率。3.針對片上網(wǎng)絡(luò)輸入端緩存結(jié)構(gòu)路由器中存在的頭阻塞效應(yīng),提出了一種新的基于動態(tài)調(diào)度的開關(guān)分配方法Reorder Buffer。該方法通過對緩存在路由器輸入端的報文順序進行調(diào)度,減少了開關(guān)分配階段的沖突,提高了分配過程的匹配效率。使用Booksim模擬器進行性能分析的結(jié)果表明,Reorder Buffer可以有效降低網(wǎng)絡(luò)延遲,提高吞吐率,其性能優(yōu)于當(dāng)前性能最好的開關(guān)分配方法TS-Router。4.基于降低片上網(wǎng)絡(luò)延遲的需要,提出了將高階拓撲應(yīng)用到片上網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合高效開關(guān)分配策略以提高網(wǎng)絡(luò)性能的方法。該方法將典型的高級拓撲Dragonfly布置在片上網(wǎng)絡(luò),并評測了在使用TS-Router等高效開關(guān)分配方法時的性能。實驗證明,高階拓撲可以有效降低片上網(wǎng)絡(luò)延遲;在使用特定路由算法的情況下,高效開關(guān)分配方法可以進一步提高性能。綜上所述,本文圍繞“片上網(wǎng)絡(luò)開關(guān)分配設(shè)計”這一目標(biāo),基于對片上網(wǎng)絡(luò)特性的分析,優(yōu)化設(shè)計了片上網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)分配方法,并結(jié)合其他先進的片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)性能進一步提升。因此,本文解決了片上網(wǎng)絡(luò)開關(guān)分配的一些實際問題,具有一定的工程價值和理論意義。
[Abstract]:With the increasing number of on-chip integrated processor cores, the importance of on-chip network technology is becoming more and more important, which is becoming a bottleneck affecting the performance of on-chip multi-core systems. Switch allocation is a key component in on-chip network routers. Its performance has a great impact on the performance of routers and the whole on-chip network, and has become a hot spot in the research of on-chip networks. The traditional switch allocation method is based on the design of long packets, while the on-chip network is mostly short packets. The traditional switch allocation method can not meet the needs of the on-chip network. Therefore, how to design a single cycle and efficient switch allocation method for the advantage of short packet on chip network. It is the key to improve the performance of on-chip network. Based on the above problems, this paper will carry out research on the following four aspects: 1.To understand the current situation of on-chip network and switch allocation methods. The traditional switch allocation method is analyzed and summarized. The characteristics of on-chip network message transmission and the challenges it brings to the design of switch assignment method are deeply studied, and the existing efficient switch allocation methods for on-chip network are analyzed and summarized. Laying a foundation for the design of efficient on-chip network switch allocation method. 2. Based on the analysis results of the on-chip network efficient switch allocation method, This paper presents a method to improve network performance by applying efficient switch allocation method to typical low-delay routers, which can greatly reduce the delay of packet transmission by implementing an efficient switch allocation method, TS-Router, on low-delay routers. The efficiency of network throughput is improved. 3. Aiming at the header blocking effect in the on-chip network input buffer structure router, In this paper, a new switch allocation method based on dynamic scheduling, Reorder buffer, is proposed, which reduces the conflict in the switch allocation phase by scheduling the sequence of packets cached at the input end of the router. The results of performance analysis using Booksim simulator show that reorder Buffer can effectively reduce network latency and increase throughput. Its performance is superior to the current best switch allocation method TS-Router.4.Based on the need to reduce the on-chip network delay, This paper presents a method to improve the network performance by applying high order topology to the on-chip network and combining the efficient switch allocation strategy. In this method, the typical high-level topology Dragonfly is arranged on the on-chip network. The performance of high-efficiency switch allocation methods such as TS-Router is evaluated. Experiments show that high-order topology can effectively reduce the on-chip network latency, and in the case of a specific routing algorithm, The efficient switch allocation method can further improve the performance. In summary, this paper optimizes the switch allocation method in the on-chip network based on the analysis of the characteristics of the on-chip network around the goal of "on-chip network switch allocation design". Combined with other advanced on-chip network technology, the network performance is further improved. Therefore, this paper solves some practical problems of on-chip network switch allocation, which has certain engineering value and theoretical significance.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332

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本文編號：1658182