低功耗NoC路由器设计与研究

论文摘要

论文在权衡了节点功耗、复杂度和路由性能等设计标准的基础上,设计了路由节点的各功能模块,并用SystemC语言实现了一个低功耗NoC（片上网络）路由器。本文首先分析了NoC的相关技术要点,包括NoC拓扑结构、NoC通信数据结构、路由算法和流控机制等。通过对两款典型的路由器——Alpha21364路由器和IBM InfiniBand路由器进行功耗模拟,研究影响片上网络路由器功耗的关键因素。探索出在不提高设计复杂度和不降低系统性能的前提下,使得路由器功耗最小化的路由器结构和参数配置。以此作为本文路由节点模型的参考。根据片上网络的特点,论文选定2-D Mesh的网络拓扑结构、XY维序路由算法和虚通道流控机制作为本文路由节点设计的技术基础；利用SystemC语言在系统级建模与软硬件协调设计方面的优势以及对于不同抽象层次模型的支持,设计了由输入缓存模块、交叉开关模块以及仲裁器模块所构成的低功耗路由器,并对其进行了测试验证和功耗分析,最终通过与两款典型路由器的功牦对比证明了本文所设计的路由器具有低功耗的特性。本文所设计的低功耗片上网络路由器作为后续项目研究的基础,具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文结构和内容安排
• 第二章 NoC技术要点
• 2.1 NoC体系结构概述
• 2.2 拓扑结构
• 2.3 NoC通信数据结构
• 2.4 路由算法
• 2.4.1 确定性路由（Deterministic Routing）
• 2.4.2 自适应路由（Adaptive Routing）
• 2.5 流控机制
• 2.5.1 电路交换（circuit switching）
• 2.5.2 包交换（packet switching）
• 第三章 路由器功耗关键因素研究
• 3.1 NoC功耗模型
• 3.1.1 路由器功耗模型
• 3.1.2 通信链路功耗模型
• 3.2 典型路由器功耗分析
• 3.3 功耗关键因素
• 第四章 片上网络路由节点设计
• 4.1 SystemC简介
• 4.2 路由器基本结构
• 4.3 路由节点方案设计
• 4.4 路由节点功能模块设计
• 4.4.1 输入缓存模块设计
• 4.4.2 交叉开关模块设计
• 4.4.3 仲裁器模块设计
• 第五章 路由器测试验证及功耗分析
• 5.1 路由器测试方案设计
• 5.2 路由器测试验证
• 5.3 路由节点功耗分析
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献