片上網絡仿真平臺及路由算法研究設計.pdf

1、隨著片上系統(tǒng)規(guī)模及復雜度的增加，基于總線結構的片上通信方式已經難以滿足眾多IP核的通信需求。片上網絡借鑒了分布式計算系統(tǒng)的通信特點，采用路由和分組交換的方式進行通信，成為一種新的片內互連通信結構。該技術的出現(xiàn)迅速吸引國內外許多研究機構及高校開始針對片上網絡的不同層次與角度進行研究與開發(fā)。路由算法作為片上網絡數(shù)據轉發(fā)的關鍵協(xié)議，對片上網絡系統(tǒng)的性能起到重要的影響。利用有限的資源，設計一個簡單、高效、低功耗的路由算法成為研究的熱點。本課題是

2、國家自然科學基金項目“三維片上網絡芯片關鍵設計技術研究”的一個子課題。主要負責建立功耗模型、路由器模型，設計并實現(xiàn)片上網絡系統(tǒng)的功耗模擬平臺。由于片上網絡低功耗的需求，本文設計實現(xiàn)了一個新的低功耗、自適應路由算法。
　　本文首先對片上網絡的關鍵技術，拓撲結構、交換技術、虛通道、流量控制進行了分析研究，并詳細分析了路由算法。在此基礎上，先建立了電路級計算功耗和系統(tǒng)級通信功耗模型，隨后設計了路由器模型，為了減少時延和功耗，在該路由模型

3、中摒棄了輸出緩存，最后設計實現(xiàn)了片上網絡功耗模擬平臺。根據路由算法分析及基本要求，本文提出了一個新穎的路由算法——Beeline路由算法。它是基于擁塞狀況的部分自適應算法，并能避免活鎖和死鎖。它通過圍繞源點和終點構成的直線選擇可傳輸?shù)穆酚晒?jié)點，并根據鄰近路由節(jié)點的擁塞狀況選擇最佳傳輸路由節(jié)點，實現(xiàn)部分自適應。為了驗證片上網絡功耗模擬平臺的正確性及所提路由算法的有效性，本文在該平臺上實現(xiàn)了XY、Odd_Even、Dy_XY、Beeline

4、等路由算法，并通過實驗分析不同拓撲結構下片上網絡規(guī)模對路由算法的影響。實驗結果表明，在2D_Mesh和3D_Mesh拓撲結構下，與XY、Odd_Even路由算法相比，Beeline路由算法具有較好的路由性能，并且平均功耗下降約6％。完成了片上網絡仿真平臺設計，并提出了一種低功耗高效路由算法，有效地降低了通信功耗。論文工作對片上網絡及路由算法研究具有一定的參考意義。同時，本論文中還存在很多需要完善的地方，值得在后面的工作中進一步實現(xiàn)及探索