3D NoC容錯路由算法的研究.pdf

1、當前，片上系統(tǒng)(Systems-on-Chip，SoC)已經(jīng)進入多核時代，能夠包含上百個IP核，包括可編程處理器、協(xié)處理器、加速器、特定于應用的IP、外圍設(shè)備、內(nèi)存、可重構(gòu)邏輯以及模擬單元等。IRTS預測，到2020年，單一芯片上集成的處理單元(Processing Element，PE)數(shù)量將達到數(shù)千個之多。隨著通信單元數(shù)量的增長，急需一種高效、可擴展、可靠的通信架構(gòu)。但隨著制造工藝發(fā)展到納米領(lǐng)域，全局互聯(lián)的通信延遲和功耗成為SoC的

2、主要瓶頸。片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip，NoC)設(shè)計范式是基于模塊化的包交換機制，能夠處理許多片上通信問題，如長通信距離對性能的限制，大量 PE集成到單一芯片上等。網(wǎng)絡(luò)整體性能與網(wǎng)絡(luò)的多種屬性有關(guān)，如拓撲結(jié)構(gòu)、路由算法、流控機制、交換技術(shù)等。容錯路由算法對NoC的性能、可靠性、功耗、熱量問題等多個方面產(chǎn)生重要影響。
　　本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面：
　　(1)設(shè)計實現(xiàn)了無虛擬通道的3D Mesh NoC防御

3、區(qū)域容錯路由算法，簡稱為3D-ZDFT。在設(shè)計該容錯路由算法時，首先給出了Convex Fault Cube的定義。Convex Fault Cube是在Convex Fault Block的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是一種3D Mesh網(wǎng)絡(luò)中的故障模型。該模型根據(jù)故障節(jié)點和其附近的節(jié)點形成一個包圍故障節(jié)點的凸故障體。然后在Convex Fault Cube的基礎(chǔ)上給出了防御區(qū)域的建立方法，3D-ZDFT算法就是在防御區(qū)域的基礎(chǔ)上提出的。3D-

4、ZDFT算法能夠根據(jù)防御區(qū)域提供的故障位置信息，提前改變轉(zhuǎn)發(fā)方向，避免引入一些不必要的轉(zhuǎn)彎。當出現(xiàn)故障時，本算法能夠有效的保證網(wǎng)絡(luò)的性能。理論分析證明3D-ZDFT路由算法是無死鎖和無活鎖的。仿真結(jié)果表明，與HamFA算法相比，3D-ZDFT擁有更好的網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。
　　(2)設(shè)計實現(xiàn)了基于A*算法的容錯路由算法，簡稱為A*FT。它采用啟發(fā)式的方法尋找路徑，能夠保證在較短的時間內(nèi)找到一條較優(yōu)的路徑。該算法既有自適應路由算法的優(yōu)