片上網(wǎng)絡(luò)感知故障容錯路由算法研究.pdf

1、隨著芯片集成度的增加，基于總線通信架構(gòu)的片上系統(tǒng)（SoC）中多個 IP核間的通信成為亟待解決的問題，片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）從系統(tǒng)架構(gòu)到通訊能力展現(xiàn)出的優(yōu)勢讓它成為替代片上系統(tǒng)的必然選擇。芯片集成度的提高使得芯片生產(chǎn)過程中出現(xiàn)缺陷和運行中發(fā)生故障的可能性隨之增加，因此，容錯技術(shù)成為近年來的研究熱點。軟件容錯因其經(jīng)濟(jì)實用、資源可重復(fù)利用等成為片上網(wǎng)絡(luò)首選的容錯技術(shù)。容錯路由算法的選擇對片上網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延、吞吐量等性能有著至關(guān)重要的影響。因此，研

2、究容錯路由算法對片上網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。本文的主要內(nèi)容包括：
　?。?）改進(jìn)NoC中具有標(biāo)志性的XY路由算法，增加容錯功能。分析在2D Mesh結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)的XY算法的路由思想，自定義了YX、XYX和YXY路由算法，將這幾種算法自適應(yīng)地應(yīng)用到整個網(wǎng)絡(luò)的通信中，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同時該算法的實現(xiàn)沒有使用虛通道，不會增加路由器仲裁難度。本算法依據(jù)奇偶轉(zhuǎn)彎模型的思想，將每個路由節(jié)點劃分為奇節(jié)點和偶節(jié)點，將故障節(jié)點用激活區(qū)域包圍，把改

3、進(jìn)的奇偶轉(zhuǎn)彎模型應(yīng)用到激活區(qū)域，制定激活區(qū)域內(nèi)部的路由規(guī)則。根據(jù)源節(jié)點與目的節(jié)點的位置將數(shù)據(jù)流的路由分為四種情況，不僅實現(xiàn)了繞故障傳輸和減少網(wǎng)絡(luò)傳輸時間的目的，而且緩解了XY路由算法引起的X方向負(fù)載過重的問題。該算法保證在整個選路過程中不會發(fā)生環(huán)形資源依賴環(huán)，即實現(xiàn)了無死鎖。
　　（2）提出了一種基于虛通道的容錯路由算法。本算法采用最少的虛通道數(shù)，只在Y方向增加兩條虛通道，X方向無虛通道。Y方向的虛通道將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個子網(wǎng)絡(luò)，

4、使得沿X負(fù)方向和正方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分別擁有一條虛通道，最大化的實現(xiàn)虛通道的利用率。每個子網(wǎng)絡(luò)仍然使用轉(zhuǎn)向模型保證無死鎖，但就整個網(wǎng)絡(luò)而言，是一種全自適應(yīng)的容錯路由算法，這種均勻的轉(zhuǎn)向均衡網(wǎng)絡(luò)流量。該算法在單節(jié)點故障時總能沿著最短路徑路由，具有最少的路由跳數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)功耗減少，端到端傳輸延時達(dá)到最??；在多節(jié)點故障的情況下，采用改進(jìn)的優(yōu)先級算法，結(jié)合鄰節(jié)點擁塞值和擴(kuò)展的鄰居狀態(tài)寄存器，使得當(dāng)前節(jié)點選路時能夠預(yù)測第二級鄰居節(jié)點的狀態(tài)，使得數(shù)據(jù)