基于虫洞交换技术的片上互连网络路由研究

摘要

芯片制造技术的不断发展，系统芯片的规模也将不断增大。总线和点到点的互连将不能适应系统芯片的继续发展。片上互连网络具有良好的地址空间扩展性，提供很好的并行通信能力；并以分组交换作为基本通信技术，采用全局异步局部同步的通信机制很好解决单一时钟问题，将从体系结构上彻底解决片上总线带来的问题。传输延时是网络性能的重要指标，路由算法很大程度上决定片上互连网络的传输延时，影响片上互连网络的性能。 首先分析了基于虫洞交换技术的片上互连网络路由算法存在的一些问题：固定维序路由当出现竞争时，只能等待，直到链路空闲方可继续前进。热土豆路由在路由器从不等待，任意选择一个空闲的端口进行发送，但却有活锁问题。这两种算法都加大了网络延时。 然后利用了相邻路由结点之间提供的竞争感知信号，提出了一种竞争预测的自适应路由算法，从理论上分析了其能减小传输延时的合理性；并且设计了一个支持该算法的基于二维网格的片上互连网络，给出了片上路由器的逻辑结构。 最后在充分研究SystemC 如何仿真片上互连网络的基础上，使用SystemC 编写片上互连网络的仿真程序。该程序很好的反映了片上互连网络分层的特点，可以方便的集成不同路由算法进行仿真，并支持路由器缓冲区大小的修改，是一个可参数配置的片上互连网络仿真程序。在设置相同缓存空间的情况下，仿真结果显示，竞争预测路由算法的传输延时明显优于热土豆路由算法，也优于传统的固定维序路由算法，尤其是在竞争多发的情况下。表明竞争预测路由算法能够有效的降低竞争发生率，减小网络的传输延时。