Torus拓扑结构的三维片上网络研究

论文摘要

在处理器核的数量不断增加的情况下,多核互连的通信问题成为研究焦点,而片上网络（NoC）的出现解决了此问题。随着3D IC技术的兴起,3D结构的片上网络（3D NoC）逐渐成为NoC领域中研究的主要方向。3D NoC在同构多核系统中相比2D NoC具有更为优越的性能。目前关于3D NoC结构的研究大都集中在3D Mesh结构上。本文主要研究3种3D Torus拓扑网络结构NoC的性能（Symmetric Torus、Stacked Torus和X-Torus结构）,并通过均衡负载模式、对称随机负载模式分析评价了这三种3D Torus网络零负载延迟和吞吐率。实验结果显示,利用NIRGAM仿真器得到的三种3D Torus拓扑结构性能高于3D Mesh结构。其中,Stacked Torus较适合随机对称负载模型,X-Torus较适合均匀负载模型,而Symmetric Torus在两种负载模型下均表现出较好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图录
• 表录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 3D IC 技术研究现状
• 1.2.2 3D IC 工艺技术
• 1.2.3 3D NoC 发展现状
• 1.3 研究目标和主要工作
• 1.4 本文结构
• 第2章 3D NoC 结构
• 2.1 NoC 研究基础及关键技术
• 2.1.1 NoC 的通信协议
• 2.1.2 传统 NoC 路由器结构
• 2.1.3 交换方式
• 2.1.4 虚通道
• 2.2 3D Mesh 拓扑结构
• 2.3 3D Torus 拓扑结构
• 2.3.1 3D Symmetric Torus 拓扑结构
• 2.3.2 3D Stacked Torus 拓扑结构
• 2.3.3 3D X-Torus 拓扑结构
• 2.3.4 3D Torus 路由器微结构
• 2.4 3D Torus 路由算法
• 2.4.1 路由算法
• 2.4.2 死锁、活锁及饿死
• 2.4.3 3D Torus 结构中的路由算法
• 2.5 线模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 网络性能的理论分析
• 3.1 零负载延迟
• 3.1.1 3D Symmetric Torus 结构的零负载延迟
• 3.1.2 3D Stacked Torus 结构的零负载延迟
• 3.1.3 3D X-Torus 结构的零负载延迟
• 3.1.4 3D 结构网络的零负载延迟分析
• 3.2 吞吐量
• 3.3 本章小结
• 第4章 3D NoC 性能的实验分析
• 4.1 实验环境
• 4.1.1 3D 仿真平台的扩展
• 4.1.2 3D NIRGAM 仿真平台特点
• 4.1.3 环境配置
• 4.2 均匀负载模式下的性能评估
• 4.2.1 延迟
• 4.2.2 吞吐量
• 4.3 对称随机负载模式下的性能评估
• 4.3.1 延迟
• 4.3.2 吞吐量
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表或录用的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书