基于虛通道技術(shù)的三維片上網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、單芯片上集成的晶體管數(shù)量按照摩爾定律迅速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的采用總線結(jié)構(gòu)的單芯片系統(tǒng)受到了總線架構(gòu)復(fù)雜以及通信效率低等因素的制約。片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)借鑒了計(jì)算機(jī)之間的基于包交換的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)，將處理器核與通信接口功能分離，成為復(fù)雜系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。二維片上網(wǎng)絡(luò)處理單元之間的連線距離長(zhǎng)且網(wǎng)絡(luò)半徑較大，限制了片上網(wǎng)絡(luò)的性能。隨著硅穿孔及片上無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，三維片上網(wǎng)絡(luò)獲得了研究者的關(guān)注。本文針對(duì)三維片上網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題，提出了改進(jìn)的虛通道分配策略、

2、三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的路由算法，有效地改善了網(wǎng)絡(luò)平均延遲和吞吐率。
　　首先，為了解決現(xiàn)有的虛通道分配策略在三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下全局緩存利用率低的問(wèn)題，對(duì)SVC虛通道分配策略進(jìn)行改進(jìn)，提出了LPVC虛通道分配策略。該策略引入線性規(guī)劃思想，使用自適應(yīng)的因子對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行管理，在實(shí)現(xiàn)了緩沖區(qū)高利用率的同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)的平均延遲。然后，針對(duì)三維XNoTs拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中柱面節(jié)點(diǎn)在高注入率下負(fù)載過(guò)重，易發(fā)生阻塞的問(wèn)題，提出了AXNoTs拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)

3、構(gòu)引入了切面拓?fù)涞乃枷?，采用分?jí)互聯(lián)拓?fù)渥鳛槠淝忻嫱負(fù)洌行У木徑饬酥婀?jié)點(diǎn)的壓力，并提高了片上網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。最后，針對(duì)AXNoTs拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了PFBR路由算法，該算法充分地利用了切面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依據(jù)方向概率確定路由路徑，降低了網(wǎng)絡(luò)的平均延遲。
　　為了對(duì)所提出的虛通道分配策略和三維路由算法進(jìn)行評(píng)估，開(kāi)發(fā)了三維片上網(wǎng)絡(luò)路由仿真器。在均勻隨機(jī)、置換以及熱點(diǎn)三種流量模式下，引入了自相似業(yè)務(wù)模型，提高仿真結(jié)果的可信性。在三種流量