片上網(wǎng)絡自適應路由算法的設計與性能分析.pdf

1、隨著半導體制作工藝技術的高速發(fā)展，系統(tǒng)網(wǎng)絡的總線結(jié)構(gòu)嚴重制約著其自身的發(fā)展，其網(wǎng)絡傳輸速率無法滿足用戶的需求。為了解決總線所帶來的問題，人們提出了“片上網(wǎng)絡”的思想，片上網(wǎng)絡的研究越來越引起人們的關注。現(xiàn)階段片上網(wǎng)絡研究的主要方向有拓撲結(jié)構(gòu)、路由算法、流量控制、無死鎖、容錯與性能分析等方面。本文主要研究的方向是自適應路由算法，自適應路由算法不僅要考慮網(wǎng)絡的可通性，還要考慮網(wǎng)絡的需求，以便達到網(wǎng)絡性能的最優(yōu)化。
　　分析了片上網(wǎng)絡國

2、內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀以及本課題的意義，同時研究了NoC各類路由算法的工作原理以及它們的優(yōu)缺點。在此基礎上，根據(jù)低時延、低功耗、無死鎖、無擁塞等網(wǎng)絡性能之間的平衡原則，本文提出了兩種自適應路由算法，此算法優(yōu)化網(wǎng)絡的性能，滿足用戶的網(wǎng)絡需求。
　　針對2D Mesh結(jié)構(gòu)下XY路由算法易出現(xiàn)路徑單一與擁塞的問題，本文提出了一種基于虛擬通道的自適應路由算法。此算法先分析網(wǎng)絡通信狀態(tài)，并根據(jù)網(wǎng)絡適應度進行選取一條合適的路由路徑進行數(shù)據(jù)傳輸，同時每

3、個路由節(jié)點加入擁塞控制機制，避免網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，進而提高網(wǎng)絡傳輸?shù)耐掏铝?。與XY路由算法相比，在性能方面本算法在吞吐量、傳輸時延與功耗等方面有很大的提高。
　　針對2D Mesh結(jié)構(gòu)下的片上網(wǎng)絡在傳輸數(shù)據(jù)包時，源節(jié)點與目標節(jié)點之間相距較遠時所消耗的時延與功耗會相應升高，并有可能出現(xiàn)路徑局部擁塞現(xiàn)象，本文提出的基于Mes h-Tr ee拓撲結(jié)構(gòu)下的自適應路由算法可以解決此問題。此算法在設計網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)方面先將網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)劃分成若干區(qū)域，并

4、于此區(qū)域上增加了一個上層路由節(jié)點，此節(jié)點作為數(shù)據(jù)包在源/目標節(jié)點之間傳輸?shù)闹薪?，從而縮短了網(wǎng)絡的時延與功耗，減少網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。
　　本文所提出的兩種路由算法都是犧牲網(wǎng)絡某方面的性能，從而提高網(wǎng)絡其它方面的性能：第一種VARA路由算法的適用范圍為2D Mesh結(jié)構(gòu)，提高了吞吐量、時延與功耗等方面的性能；第二種路由算法從拓撲結(jié)構(gòu)為入口，雖然它能夠改變網(wǎng)絡性能和增加網(wǎng)絡路徑，但是此路由算法不能很好的拓展，只能適用于特定的路由結(jié)構(gòu)。