異步三維片上網(wǎng)絡容錯路由技術(shù)研究.pdf

1、隨著集成電路制造工藝的持續(xù)發(fā)展,基于共享總線機制的傳統(tǒng)片上系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),無法解決復雜多樣的系統(tǒng)通信需求,如互連線延時、系統(tǒng)全局同步和設(shè)計效率。為徹底解決片上系統(tǒng)瓶頸問題,借鑒了計算機網(wǎng)絡和并行計算技術(shù),提出了全新的互連結(jié)構(gòu)——片上網(wǎng)絡。它具有更好的可擴展性、可預見性和整體性能。然而為解決二維片上網(wǎng)絡布局的局限性,將三維集成技術(shù)與片上網(wǎng)絡有機結(jié)合,形成三維片上網(wǎng)絡架構(gòu),進一步提升了系統(tǒng)性能。同時,將異步電路設(shè)計概念加入到片上網(wǎng)絡中,提出

2、了異步片上網(wǎng)絡架構(gòu),解決了同步片上網(wǎng)絡中龐大的時鐘樹設(shè)計導致的面積和功耗問題。異步網(wǎng)絡中節(jié)點間的通信是通過握手協(xié)議控制,且接口統(tǒng)一。因此降低了功耗和電磁干擾,增加了可靠性,提升了整體性能,滿足了片上網(wǎng)絡的高帶寬需求。
　　論文的主要創(chuàng)新點如下:
　　(1)提出一種新型的高效率、低開銷的容錯方法——基于動態(tài)優(yōu)先級的偏轉(zhuǎn)路由方法。首先考慮目的節(jié)點和當前節(jié)點的位置關(guān)系對路由的影響,提出一種DPDR算法,通過偏轉(zhuǎn)繞過故障區(qū)域,始終選

3、擇最優(yōu)路徑傳輸數(shù)據(jù)包;其次采用兩級交叉開關(guān)結(jié)構(gòu)的路由器,大幅度降低了數(shù)據(jù)包傳輸?shù)钠骄訒r;最后將兩者相結(jié)合,得到一套完整的容錯方法。該方法能有效的降低功耗和平均延時,且面積不隨網(wǎng)絡規(guī)模增大而增加,提高整體性能。
　　(2)采用異步電路和容錯路由機制,設(shè)計出一種異步可容錯片上網(wǎng)絡路由器。該異步路由器是基于準延時不敏感邏輯,采用四相握手協(xié)議和1-of-4編碼方式,且路由計算單元的可容錯性硬件設(shè)計,是根據(jù)當前節(jié)點和目的節(jié)點的相對位置關(guān)系