2D MESH片上网络容错路由算法研究

论文摘要

图像视频应用成为各行业的潮流,对嵌入式系统提出了更高的要求。为突破嵌入式系统计算和通信的瓶颈,片上系统进入多核片上网络架构时代。随半导体工艺发展,引发的电路可靠性问题增多,对高性能多媒体嵌入式系统构成了威胁。路由直接影响片上网络性能。传统路由简单,一旦出现故障,网络则瘫痪。容错路由对片上通信的稳定性和效率十分关键。容错路由逻辑复杂,有一定计算量,能耗也较高。为满足高性能片上系统的需求,实现稳定高效的片上通信,对容错路由的研究具有重要意义。本文分析了片上网络体系结构、故障容错方法及国内外容错路由研究现状,对2D MESH确定性路由算法提出了一种针对单一故障的容错改进思路,并论述了XY路由算法的原理及局限性,实现了XY容错路由算法。本文还对2D MESH非确定性路由算法提出了一种针对单一故障的容错改进思路,并论述了DyAD-OE分级混合路由算法的原理及其局限性,实现了一种改进的DyAD-OE分级混合容错路由算法。对两种容错路由算法在NIRGAM模拟的片上网络故障通信环境下做了功能与性能的实验验证。XY容错路由算法相对改进前在性能和能耗上所增加的额外开销不大,且拥有了对单一故障链路的容错能力。DyAD-OE分级混合容错路由算法相对改进前在性能和能耗上有了大幅度的优化,并且具备了对单一故障链路的容错能力。本文最后构造了一个以JPEG编码器为代表的多媒体应用,在NIRGAM模拟的故障片上网络进行任务映射,描述了多媒体应用片上网络的构造过程,并分别以两种改进后的容错路由算法做了多媒体应用故障实验,实验表明了容错路由对于多媒体应用片上网络稳定性的重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于数据冗余的方法
• 1.2.2 基于路径冗余的方法
• 1.2.3 基于混合的方法
• 1.3 论文研究内容及意义
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 NoC体系结构及其容错策略的分析
• 2.1 NoC体系结构
• 2.1.1 NoC的构成
• 2.1.2 NoC的拓扑技术
• 2.2 NoC容错策略
• 2.2.1 故障的基本类别
• 2.2.2 故障的主要来源
• 2.2.3 容错方法分类
• 2.2.4 NoC容错方法
• 2.3 NoC容错路由算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于2D MESH的XY容错路由算法设计
• 3.1 基于2D MESH的XY确定性维序路由算法基本原理
• 3.1.1 XY确定性维序路由算法流程
• 3.1.2 XY确定性维序路由算法分析
• 3.2 XY确定性维序路由算法研究现状
• 3.3 基于2D MESH的XY容错路由算法基本原理
• 3.4 基于2D MESH的XY容错路由算法实现
• 3.5 基于NIRGAM软件模拟平台的实验与分析
• 3.5.1 容错功能实验
• 3.5.2 性能实验
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于2D MESH的分级混合容错路由算法设计
• 4.1 分级混合路由算法基本原理
• 4.1.1 一般分级混合路由算法流程
• 4.1.2 分级混合路由算法分析
• 4.2 混合路由算法研究现状
• 4.3 基于2D MESH的分级混合容错路由算法基本原理
• 4.4 基于2D MESH的分级混合容错路由算法实现
• 4.5 基于NIRGAM软件模拟平台的实验与分析
• 4.5.1 容错功能实验
• 4.5.2 性能实验
• 4.6 本章小结
• 第五章 面向多媒体应用的NoC容错实验与分析
• 5.1 面向多媒体应用的NoC研究现状
• 5.2 面向JPEG编码器应用的NoC实验研究
• 5.2.1 基于SystemC的JPEG编码器进程网络模型设计
• 5.2.2 基于JPEG编码器任务的处理单元设计
• 5.3 基于NIRGAM软件模拟平台的实验与分析
• 5.3.1 结合基于2D MESH的XY容错路由算法实验
• 5.3.2 结合基于2D MESH的分级混合容错路由算法实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究内容总结
• 6.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果