異步三維片上網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)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(jī)制的傳統(tǒng)片上系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),無法解決復(fù)雜多樣的系統(tǒng)通信需求,如互連線延時(shí)、系統(tǒng)全局同步和設(shè)計(jì)效率。為徹底解決片上系統(tǒng)瓶頸問題,借鑒了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和并行計(jì)算技術(shù),提出了全新的互連結(jié)構(gòu)——片上網(wǎng)絡(luò)。它具有更好的可擴(kuò)展性、可預(yù)見性和整體性能。然而為解決二維片上網(wǎng)絡(luò)布局的局限性,將三維集成技術(shù)與片上網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合,形成三維片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),進(jìn)一步提升了系統(tǒng)性能。同時(shí),將異步電路設(shè)計(jì)概念加入到片上網(wǎng)絡(luò)中,提出

2、了異步片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),解決了同步片上網(wǎng)絡(luò)中龐大的時(shí)鐘樹設(shè)計(jì)導(dǎo)致的面積和功耗問題。異步網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)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(luò)的高帶寬需求。
　　論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出一種新型的高效率、低開銷的容錯(cuò)方法——基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級的偏轉(zhuǎn)路由方法。首先考慮目的節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)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(shí);最后將兩者相結(jié)合,得到一套完整的容錯(cuò)方法。該方法能有效的降低功耗和平均延時(shí),且面積不隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大而增加,提高整體性能。
　　(2)采用異步電路和容錯(cuò)路由機(jī)制,設(shè)計(jì)出一種異步可容錯(cuò)片上網(wǎng)絡(luò)路由器。該異步路由器是基于準(zhǔn)延時(shí)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(jì)算單元的可容錯(cuò)性硬件設(shè)計(jì),是根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的相對位置關(guān)系