网络处理器中IX总线的研究与设计

论文摘要

近年来,网络处理器技术已越来越多的受到业界的关注,它的出现被认为将给通信半导体工业的发展带来一场革命,因而正逐渐成为推动下一代网络技术发展的核心力量。目前,市场已经接受了NP贡献给网络设备的价值,国内外的许多公司和大学也纷纷投入力量进行相关研究。本论文以预先研究项目——高性能**网络处理器的研究与设计为背景,以IXP1200网络处理器为研究对象,深入分析了网络处理器体系结构及特性,在此基础上重点研究了IXP1200内部特有模块IX总线接口单元。论文对该单元的结构和传输特性进行研究,分析了IXP1200内部数据传输特性以及IXP1200之间的通信机制;提取了IX总线模块的版图,分析了该模块的电路,并对其进行仿真验证。此外,论文还结合其他总线方式分析了片上总线的利弊。随着半导体工艺技术的持续发展,总线结构表现出了一定的缺点,于是出现了新的片上互连结构——片上网络,其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来,从体系结构上彻底解决总线架构带来的问题。因此,本文在研究IX总线的同时,依托国家863项目——多核处理器共享存储器互连技术,对新型的片上互连体系结构——片上网络(Network on Chip)进行了相关研究。论文在深入理解片上总线结构缺点的基础上,基于对片上通讯特点的分析,首先研究了NoC的体系结构,接着将研究重点放在了解决片上网络的路由方式上,并与蚁群算法相结合,提出了一种用于NoC的蚁群路由算法。论文讨论了其中涉及到的参数,并对其进行了相关的实验模拟。仿真结果表明,该算法可以很好的用在NoC中,完成节点之间的通信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 网络设备的发展
• 1.1.2 总线技术的发展
• 1.1.3 片上通讯方式的演变
• 1.2 课题主要研究工作
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 网络处理器技术
• 2.1 网络处理器概述
• 2.1.1 网络处理器的体系结构
• 2.1.2 网络处理器的技术特点
• 2.1.3 网络处理器的应用
• 2.2 IXP1200 网络处理器
• 2.2.1 IXP1200 的体系结构
• 2.2.2 IXP1200 的主要特性
• 2.3 国内外研究现状
• 2.4 本章小结
• 第三章 IX 总线接口单元的研究与分析
• 3.1 IX 总线接口单元的结构设计
• 3.2 IX 总线数据传输分析
• 3.2.1 IXP1200 内部数据流
• 3.2.2 IX 总线与外部MAC 之间的数据传输
• 3.2.3 不同IXP1200 之间的通信
• 3.3 IX 总线版图分析
• 3.3.1 IX 总线版图提取
• 3.3.2 IX 总线电路分析
• 3.4 其他总线标准
• 3.4.1 CoreConnect 总线
• 3.4.2 AMBA 总线
• 3.4.3 WISHBONE 总线
• 3.5 总线结构的利弊
• 3.6 本章小结
• 第四章 片上网络的蚁群路由算法研究
• 4.1 片上网络的出现
• 4.2 NoC 体系结构
• 4.2.1 基本结构
• 4.2.2 拓扑结构
• 4.2.3 通讯协议
• 4.3 网络路由技术
• 4.3.1 路由分类
• 4.3.2 最佳路由的度量
• 4.4 蚁群算法概述
• 4.4.1 蚁群算法原理
• 4.4.2 蚁群算法的优点及应用
• 4.5 NoC 的蚁群路由算法设计
• 4.5.1 数学建模
• 4.5.2 算法设计
• 4.6 仿真验证
• 4.6.1 参数的选择
• 4.6.2 路由算法实验
• 4.7 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果