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优化片上网络功耗的组合路由算法设计

顾子寒  
【摘要】:片上网络路由算法常见的种类有确定性路由算法和自适应路由算法。确定性路由算法的特点是性能比较差,但是硬件开销比较小。自适应路由算法的特点是性能较高,但是实现比较复杂,硬件开销大。本文实现一种组合路由算法,该算法将确定性路由算法和自适应路由算法相结合。在对片上网络的功耗要求比较高以及对网络性能要求不太高的情况下,组合路由算法比只采用自适应路由算法的网络硬件开销要小,能够降低片上网络的功耗。本文实现了一种将确定性路由算法和自适应路由算法相结合的组合路由算法,该算法以较小的性能损耗获得了降低片上网络功耗的效果。本文的主要工作如下:首先分析片上网络中不同节点之间流量的差异,然后针对片上网络节点的流量差异的特性,对于流量较小的节点采用确定性路由算法、对于流量较大的节点采用自适应路由算法。然后采用了一种确定网络节点算法最佳替换比例的能效积公式,该公式由延迟、吞吐率、功耗三个部分组成。在所有的替换比例的能效积中,能效积最小的替换比例就是最佳的替换比例。然后分析组合路由算法对不同注入流量的适用性。接着分析组合路由算法的性能和优化网络功耗的具体表现。最后从免死锁、免活锁、免饥饿的角度分析了算法的稳定性。本文使用Noxim仿真器在8*8 Mesh结构下,分别在random、shuffle、transpose1、transpose2流量模式下,对本文的组合路由算法进行仿真。仿真结果表明,组合路由算法延迟比NoP算法延迟高3.5%-4.1%,比CRA算法延迟高4.15%-4.9%。组合路由算法吞吐率比NoP算法吞吐率低2.8%-4%,比CRA算法吞吐率低3.1%-5%。组合路由算法功耗比NoP算法功耗低11.2%-13%,比CRA算法功耗低8.5%-10.6%。本文的组合路由算法以较小的降低吞吐率、增加延迟为代价,降低了片上网络的功耗。本文的组合路由算法,在实际的工程应用中可以在不对网络性能产生重大影响的前提下,降低片上网络的功耗。


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