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《哈尔滨工业大学》 2011年
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片上网络基于反馈的动态分片与调度流控制机制的研究

丁春达  
【摘要】:片上系统ξSoCο是将多个功能模块集成到一个单一硅片上的设计方法。近年来,随着片上系统集成度的不断提高,共享总线互连模式的架构已经不在适用。为了解决总线结构的扩展性和通信延迟等问题,片上网络ξNocο的架构已经逐渐取代总线架构成为主流研究对象。当给定NoC的拓扑结构,数据转发技术和路由算法,制约其性能的一大重要因素则是流控制。系统承受负载的能力是有限的,在应用中,若某个节点发生阻塞将会严重降低系统性能,甚至瘫痪,因此必须小心谨慎得控制注入网络数据的数量,这正是流控制所承担的任务。 针对以上问题,本文提出了一个新型的端对端基于反馈的流控制机制(CFB)。本文先对片上网络以及端对端通信进行建模,随后在此基础上建立网络拥塞等级(Congestion-Level)和注入数据量之间的函数关系,最后提出CFB流控制的发送端和接收端具体协议. CFB流控制机制通过动态调整NI发送端的数据包发送的长度和动态调度数据包发送的时间间隔来保证系统的拥塞等级在给定的界限之内。由于端对端通信的接收端接收能力是未知,本文通过在NI接收端建立检测机制,用于侦测通信中将造成的拥塞等级,并通过反馈控制器(FC)将接收情况的信息反馈给通信的发送端。通信发送端利用该信息进行调节发送的数据量。本文对消息转发中可能发生的死锁问题提出了二次消息转发机制,避免了消息转发中死锁的发生,降低了消息转发的延迟. 本文在硬件层次上用硬件描述语言实现了支持CFB流控制机制的路由器,网络接口和反馈控制器,并在Xilinx的FPGA芯片上做了综合仿真。与此同时,为了验证CFB流控制机制的性能,本文在软件层次上开发了一套片上网络的模拟仿真平台(Nosim)。通过均衡流量模型和热点流量模型对2D-MESH拓扑结构的片上网络进行模拟仿真,实验结果表明,本文提出的CFB流控制机制有效节省了系统的缓存使用情况,大量降低了任务通信延迟,且优于其他同类方法;并在通信延迟和面积使用情况上与其他同类方法做了折中。通过片上网络仿真平台,充分验证了CFB流控制机制的优越性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN47

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