NoC中VOQ路由器与链路容错技术分析.pdfVIP

致谢 岁月如歌，时光如白驹过隙般默默从指缝间流淌，像是一出舞台剧的落幕， 转眼间我三年的研究生生活就这样结束了。回首这三年的点点滴滴，往事历历在 目。值此毕业之际，对那些引导我、帮助我、激励我的人，致以我最诚挚的感谢! 首先，特别感谢我的导师——欧阳一鸣教授，欧阳老师在我三年的学习生活 中，给予我们良好的学习、生活环境。在学习上，欧阳老师积极认真，一丝不苟。 他每次开会都跟我们一起激烈的讨论，激发了我们学习的热情。我们写的每篇论 文欧阳老师都认真审阅，从文章的题目到文章的结尾都多次跟我们讨论，帮助修 改。能师从欧阳老师，是我们的荣幸。在生活上，欧阳老师对我们的身体和日常 生活也极为关心，号召大家晚上跑步，积极锻炼身体。总之，欧阳老师渊博的学 识、孜孜不倦的工作态度、严谨的治学态度和积极乐观的生活态度都深深的令人 敬佩，并感染我们。感谢欧阳老师这三年对我的指导、帮助、支持和鼓励。 其次，感谢张一栋师兄、贺超师兄、何敏师兄、欧阳小叶师姐和韩倩倩师姐 对我的帮助，在生活和学术上给予我关心和指导。感谢同一届的陈义军同学和杨 鑫同学，在这三年中互相激励，互相探讨。感谢何鑫城、陈奇、孙成龙、笪健和 陈静雯等师弟师妹在我论文修改过程中给予的支持与帮助。 特别感谢我的父母多年来给予我的关心和爱护，我会继续加油，努力成为你 们的骄傲。祝你们一切顺心，幸福安康。 最后，由衷的感谢在百忙中评阅本篇论文的专家、教授。感谓j-你们提出的专 业意见；感谢你们的敬业精神。 作者：王悄 2015年04月 万方数据 摘 要 集成电路的不断发展使得片上系统遇到了不可逾越的瓶颈问题，片上网络因 其具有良好的可扩展性、较高的通信效率和可靠性等优势成为了一种新型的互连 架构，被研究者们广泛研究。路由器是片上网络中的关键部件，主要负责数据包 的存储转发，影响着网络的整体性能，故对路由器的容错设计显得尤为重要。NoC 中数据包的传输需要经过链路，且链路占据了芯片上的绝大部分面积，故对链路 的容错尤为重要。论文主要工作如下： (1)阐述了集成电路的发展、片上网络的研究背景。对常见的片上网络拓扑 结构及片上网络中常见的容错方法进行了介绍。 (2)路由器中缓冲区所占的面积较大，且常见的缓冲区容错方案都可能会产 生头阻塞问题，因此需要设计一种容错路由器架构，既可以解决头阻塞问题，又 能实现缓冲区容错。本文提出一种相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计， 可以有效地容忍虚通道故障，在网络拥塞时能最大程度的保证缓冲区的利用率， 且在路由器内部虚通道均故障时依旧可以保证整个网络的连通性。在基准VOQ路 由器的基础上，该文通过增加多个多路选择器和数据分配器来实现相邻虚通道的 共享，增加旁路总线来保证即使输入端口内部虚通道均故障，路由器依旧可用。 同时，该文设计了一种基于双向队列的FIFO控制器，通过两套读写指针实现对借 用虚通道数据包和非借用虚通道数据包的读写操作。 (3)为解决链路的故障问题，该文将链路故障进行粒度划分，并提出了一种 自适应的链路容错方法。当链路出现粗粒度故障时，重配置另一条链路的方向来 传输数据包。当链路出现细粒度故障时，结合网络通信状态，选择重配置另一条 链路的方向或利用自身剩余的完好位线来多次传输数据包。实验结果表明，该文 方法较双向链路重配置方案和单向链路多次传输的容错方案而言，延时最多减小 27．2％和34．2％，吞吐率最多增大21．7％和35．3％。在链路出现不同情况的故障时， 该文方案有着明显的优势，保证了网络的可靠性。 关键词：片上网络；容错路由器；虚通道共享；粗粒度故障；细粒度故障