基于重构的片上网络容错机制 fault-tolerant mechanism based on reconfiguration for network-on-chip.pdfVIP

研究与开发 基于重构的片上网络容错机制木 欧阳一鸣，屠强，梁华国，郭凯 (合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009) 为了保证片上网络的可靠性，本文提出了一种新的容错机制。在片上网络中由于路由器故障将导致 与其连接的IP核不能与其他核通信．使片上网络的可靠性降低。本文的方法通过选择最优相邻的路 由器来替代故障路由器。从而达到恢复IP核通信的目的。通过为每个路由器配置一个状态寄存器， 用来存储相邻路由器的安全度，在路由时采用新的可重构路由算法绕过故障的路由器，以提高片上 网络的可靠性。在OPNET平台上对5×52D．Mesh结构的片上网络进行仿真实验，统计了数据传输 延时。试验结果表明，本文提出的路由算法与对比文献的路由算法相比，在延迟方面有明显的优势。 貔关镶褥篾上弼终；关键臻核；邋僚恢笈；密错踌由筹援 起的通信效率问题；由于全局同步引起的功耗和面积问题。 1 引言 NoC采用全局异步一局部同步GALS(globallyasynchronous 随着半导体工艺的不断发展和SoC(system-on．chip)locallysynchronous)的通信机制．提供了良好的并行通信 技术的不断完善，SoC中所包含的m核数目不断增加。基 能力，使得NoC成为面向纳米工艺的新型体系结构。 于共享总线互连机制的传统$oC通信体系结构将遇到无 随着电路集成规模的提高．片上网络系统在芯片面积 法逾越的障碍．主要表现在以下几方面：可扩展性差；平均 增加和特征尺寸减小的趋势下．其芯片上可能出现的故障 通信效率低；和单一时钟同步。因此，现有的以总线结构为 概率也不可忽视。在NoC提供的服务质量中。可靠性是重 通信基础的SoC技术面临着性能、功耗、延时和可靠性等 要的一个方面。在深亚微米和纳米工艺条件下，NoC的容 方面的问题。 错通信机制已经是不可或缺的一个重要方面。导致片上传 鉴于上述原因．在20世纪90年代末，一些研究机构 输不可靠的因素主要有两方面【4】：一是由电转移、制作工艺 借鉴和吸收了计算机通信网络中的一些思想，提出了一种 和测试挑战等引起的加速老化效应导致的永久性错误：二 Oil 是由串扰、噪声耦合和瞬间错误引起的软故障。由于功耗 全新的互连结构——片上网络(networkschip，NoC)，并 circuit)主流设计技术岬1。Noc技术从体和芯片面积的限制，传统的容错算法不再适合NoC。而必 成为It(integrated 系结构上彻底解决了SoC总线结构所固有的三大问题：由 须有专门的针对NoC的容错算法和机制。 于地址空间有限引起的可扩展性问题；由于分时通信而引 参考文献【5隈出了一种可重构的容错路由算法，通过 在无路由器故障区域使用XY路由算法，在路由器故障区 。国家自然科学基金资助项目fNo，安徽省自然科学基 域使用特定的路由路径。达到容忍故障路由器的目的。该 金资助项目(No．090412034)．安徽高校省级自然科学研究重点 算法将NoC中路由器的损坏状况分成9种。然后规定了这 项目(No．KJ2010A269)，国家自然科学基金重点项目(No 万方数据 电信科拳2010年第8鹾 9种状况下的通信路径，并通过路由器中设置的状态寄存 核内存储多项任务，本文只恢复关键核的通信。本文通过 器