片上網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)路由算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）是解決多處理器系統(tǒng)上通信問題的一個(gè)新的設(shè)計(jì)方法。在片上網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)處理單元之間通過發(fā)送數(shù)據(jù)包來通信。這樣的通信方式就解決了在片上系統(tǒng)（SoC）中面臨的全局時(shí)鐘很難同步和長(zhǎng)延時(shí)的問題。另外，片上網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在多條路徑，這些冗余的路徑可以提高通信的帶寬，并支持并發(fā)通信。
　　然而，當(dāng)前的超大規(guī)模集成電路技術(shù)已經(jīng)可以在單個(gè)片上網(wǎng)絡(luò)芯片上集成成百上千個(gè)處理核。這樣的大型的多核系統(tǒng)是很容易受到故障的影響的，因此在

2、片上網(wǎng)絡(luò)上引入容錯(cuò)技術(shù)是十分必要的。在容錯(cuò)技術(shù)中，容錯(cuò)路由技術(shù)是一個(gè)很常見并且很重要的一個(gè)技術(shù)。
　　在容錯(cuò)路由算法中一種常見的方法就是把故障結(jié)點(diǎn)包含在若干個(gè)矩形或多邊形的故障區(qū)域中。在路由的過程中，如果數(shù)據(jù)包遇到了一個(gè)這樣的故障區(qū)域，路由算法就會(huì)把數(shù)據(jù)包繞著故障區(qū)域的邊界路由，從而避開故障區(qū)域。為了形成這樣的故障區(qū)域，一些沒有故障的結(jié)點(diǎn)會(huì)被犧牲掉。正是這些被犧牲掉的結(jié)點(diǎn)和故障結(jié)點(diǎn)的集合組成了網(wǎng)絡(luò)中的故障區(qū)域。這些被犧牲掉的結(jié)點(diǎn)既

3、不能發(fā)送有不能接收數(shù)據(jù)包，就等同于一個(gè)故障結(jié)點(diǎn)。然而在這些故障區(qū)域中很可能存在由這些被犧牲掉的結(jié)點(diǎn)組成的貫穿整個(gè)故障區(qū)域的通路，這些通路可以被用來正常的來路由數(shù)據(jù)包。然而，所有的使用故障區(qū)域的算法都把這些存在于故障區(qū)域中的通路給忽略掉了。
　　為了解決這個(gè)問題，本文提出了一個(gè)可以利用在故障區(qū)域中由被犧牲掉的結(jié)點(diǎn)組成的通路來路由數(shù)據(jù)包的算法。使用這個(gè)算法的數(shù)據(jù)包可以不用繞著故障區(qū)域路由，而是直接的穿過故障區(qū)域，這樣它的傳輸路徑就縮短

4、了。這可以直接的減小網(wǎng)絡(luò)的總的通信延時(shí)。另外，在本文的算法中，對(duì)故障區(qū)域中通路的使用是有條件的。只有在滿足條件的前提下，一個(gè)數(shù)據(jù)包才可以使用這些通路。這樣，一些轉(zhuǎn)彎就可以被禁止掉，死鎖也就不會(huì)發(fā)生了。本文的算法可以在不使用虛通道的條件下避免死鎖的發(fā)生。
　　然后，我們使用一個(gè)基于 SystemC的周期精確的片上網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)來評(píng)價(jià)本文提出的算法。我們精心的設(shè)計(jì)了這個(gè)仿真平臺(tái)，使得仿真平臺(tái)的參數(shù)很容易配置。這些參數(shù)包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，路由算