片上互連網(wǎng)絡(luò)容錯關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多核技術(shù)的發(fā)展使得處理器向通信密集型轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的總線設(shè)計不能滿足相應(yīng)的通信需求。片上互連網(wǎng)絡(luò)具有高可擴展性和靈活性，已經(jīng)成為解決多核處理器通信瓶頸的有效方式。但是，隨著片上網(wǎng)絡(luò)集成度不斷增大，其可靠性問題也越來越嚴(yán)重。本文針對片上互連網(wǎng)絡(luò)的永久鏈路錯誤和永久路由器組件錯誤的容錯策略展開研究：
　　第一，通過分析片上互連網(wǎng)絡(luò)鏈路的永久性錯誤，提出了基于區(qū)域洪水路由的實時容錯路由算法。為了實現(xiàn)實時的容錯，我們首先提出了容錯的MPI-l

2、ike通信協(xié)議。在該協(xié)議中，如果發(fā)送請求消息的源結(jié)點一定時間內(nèi)沒有收到響應(yīng)，就認(rèn)為鏈路出錯，并進入尋找無錯路由的過程。我們提出的基于區(qū)域洪水的路由算法用于尋找無錯路由。該算法在源結(jié)點和目的結(jié)點為頂點的矩形區(qū)域內(nèi)廣播尋找路由的報文，每一步搜尋都朝著目的結(jié)點的方向進行。這一算法相對于傳統(tǒng)的洪水路由算法，減少了大量無用消息包，減少平均網(wǎng)絡(luò)延遲，避免網(wǎng)絡(luò)阻塞，同時卻只帶來了很小的容錯能力損失。
　　通過booksim模擬器比較平均包延遲，

3、我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域洪水路由相對于傳統(tǒng)的洪水路由算法能夠大幅地降低延遲。特別是在bit complement模式下，獲得的延遲降低達25％。此外，我們還比較了區(qū)域洪水路由算法和傳統(tǒng)洪水路由算法的容錯能力。結(jié)果表明，在低錯誤(<4%)的網(wǎng)絡(luò)中，我們的方法獲得的容錯能力比傳統(tǒng)洪水路由只降低了2%。最后，我們使用RTL-Router以及DC(Design Compile)綜合工具評估面積和功耗開銷。相比于基本的路由器，我們的設(shè)計開銷約為12%。

4、>　　第二，通過分析片上互連網(wǎng)絡(luò)路由器組件的永久性錯誤，提出了高可靠性、高性能和低開銷的容錯路由器設(shè)計。在兩階段標(biāo)準(zhǔn)路由器基礎(chǔ)上，我們使用雙路由策略容忍路由計算單元出錯，使用默認(rèn)勝利者策略容忍虛擬通道分配單元出錯，使用實時仲裁器選擇策略容忍交叉開關(guān)分配單元出錯以及使用雙旁路總線機制容忍交叉開關(guān)單出錯。和之前的容錯路由器設(shè)計不同，我們首次利用流水段優(yōu)化和路由算法的特點，在容錯設(shè)計中考慮了網(wǎng)絡(luò)性能，并解決了錯誤容忍所帶來的性能下降問題。我們

5、的設(shè)計在高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)下仍然可以維持性能。
　　我們在文中與現(xiàn)有的容錯路由器設(shè)計進行了比較，結(jié)果表明我們的設(shè)計可以獲得更好的性能，尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時。同時，我們評估了設(shè)計的面積開銷，并利用硅保護因子(SPF)評價路由器的可靠性。結(jié)果表明，在硬件開銷降低16%的基礎(chǔ)上，SPF提高了44.7%。因此，我們的路由器設(shè)計具有更好的性能，更低的開銷以及更高的可靠性。
　　綜上，本文圍繞片上網(wǎng)絡(luò)的容錯問題展開研究。首先，針對片上網(wǎng)絡(luò)的永