片上網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、在集成電路技術(shù)不斷發(fā)展和市場應(yīng)用需求的雙重推動下，單芯片上集成的IP核數(shù)不斷增多。傳統(tǒng)基于共享總線設(shè)計在可擴展性、帶寬、延遲、能耗和時鐘同步等方面的局限性逐漸顯露，難以滿足復(fù)雜片上系統(tǒng)(System on Chip，SoC)通信需求。片上網(wǎng)絡(luò)采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，克服總線互連的諸多局限性，有效解決復(fù)雜SoC的通信需求。如何實現(xiàn)片上IP核間的高效通信是片上系統(tǒng)中亟待解決的研究課題。本文主要針對片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、子網(wǎng)分割以及無線

2、片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面存在的問題進行研究，主要創(chuàng)新成果和結(jié)論如下:
　　1.在片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計方面，本文提出基于混合互連的Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將總線和Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合。在網(wǎng)絡(luò)不擁塞時，數(shù)據(jù)包通過Mesh網(wǎng)絡(luò)進行傳輸;在Mesh網(wǎng)絡(luò)擁塞時，數(shù)據(jù)包通過總線傳輸。仿真結(jié)果表明，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效緩解因網(wǎng)絡(luò)擁塞而造成的性能下降。
　　2.在片上網(wǎng)絡(luò)路由算法設(shè)計方面，本文提出混合偽自適應(yīng)性(Hybrid PseudoAdap

3、tive，HPA)路由算法。該路由算法在網(wǎng)絡(luò)不擁塞或輕度擁塞時，數(shù)據(jù)包沿著預(yù)先設(shè)定的路徑進行傳輸;在數(shù)據(jù)包傳輸過程中，若下一級路由節(jié)點較為擁塞時，則根據(jù)擁塞的程度選擇其他不擁塞的路由路徑或者總線進行傳輸。仿真結(jié)果表明，該路由算法與維序、O1TURN、DyXY路由相比，可以使網(wǎng)絡(luò)通信性能有更大的提升。
　　3.在片上網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)分割方面，本文提出基于窮搜索的最優(yōu)子網(wǎng)分割算法，實現(xiàn)子網(wǎng)間通信量最小化。仿真結(jié)果表明，該算法可以有效減少子網(wǎng)間

4、的通信業(yè)務(wù)量，緩解子網(wǎng)間通信對無線帶寬資源的需求。
　　4.在無線片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計方面，本文提出基于中央控制的TDMA無線片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)。該架構(gòu)引入一個額外的中央控制器對所有子網(wǎng)的通信過程進行控制，使無線鏈路帶寬得到充分利用。其次，該架構(gòu)采用單跳傳輸方式，可有效緩解多跳傳輸造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。仿真結(jié)果表明，相比于WCube網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該架構(gòu)能有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并降低數(shù)據(jù)包傳輸延遲和通信能耗。另外，本文還設(shè)計了中央控制器并證明該方案具