片上網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)的容錯方法研究.pdf

1、隨著集成電路制造工藝的不斷發(fā)展，芯片上可集成的晶體管的數(shù)目和芯片的集成度都在不斷增加，這使得單個芯片上可以集成數(shù)十甚至上百個IP核(Intellectual Property Core)。隨著芯片上IP核數(shù)量的增多和及芯片上同構(gòu)和異構(gòu)模塊的廣泛結(jié)合，使得片上通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計變得日益重要，基于總線通訊架構(gòu)的片上系統(tǒng)(System-on-Chip，SoC)將面臨以下問題：可擴展性問題、分時通訊所引起的通訊效率問題、全局時鐘同步而引起的功耗和面

2、積等問題。因此，為了解決以上問題，片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip，NoC)作為一種全新的互連結(jié)構(gòu)被提了出來?；诎粨Q機制的NoC以其具有的良好的可擴展性、更高的性能和更低的功耗等優(yōu)勢被認為是未來多核SoC最具有前途的互連體系架構(gòu)。與此同時，隨著特征尺寸的不斷縮小，深亞微米工藝下的芯片在生產(chǎn)和使用過程中更容易出現(xiàn)故障，因此，如何保證片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)在出現(xiàn)故障時仍能正常工作已成為研究的熱點。
　　本文重點介紹了2D Mes

3、h結(jié)構(gòu)NoC通訊架構(gòu)的基本知識，并基于此架構(gòu)設(shè)計了一種可靠性高的通訊架構(gòu)，同時針對所提出的通訊架構(gòu)設(shè)計了一種容錯路由算法。論文的主要工作如下：
　　(1)介紹了片上網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的背景、研究的關(guān)鍵問題和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；介緇了2D Mesh結(jié)構(gòu)NoC，同時對2D Mesh結(jié)構(gòu)NoC中的軟硬故障和相應(yīng)的容錯技術(shù)等基本知識進行了介緇。
　　(2)為了提高片上網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)的可靠性，設(shè)計了一種低硬件開銷的雙端口資源網(wǎng)絡(luò)接口(Resource

4、 Network Interface，RNI)，基于傳統(tǒng)2D Mesh結(jié)構(gòu)，通過使用雙端口RNI將每個IP核都連接到上下相鄰的兩個路由器上，從而得到一種具有高可靠性的NoC通訊架構(gòu)DPA(Dual Port Architecture)。實驗數(shù)據(jù)表明，DPA架構(gòu)具有較高的可靠性，同時所設(shè)計的雙端口資源網(wǎng)絡(luò)接口具有較小的硬件開銷。
　　(3)本文提出的DPA架構(gòu)豐富了IP核通訊路徑的多樣性，提高了通訊架構(gòu)的可靠性。由于目前的容錯路由算