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片上网络服务质量机制研究

作　者: 宁欢
导　师: 王长山
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 片上网络 QoS路由 改进的DYAD路由 遗传算法
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要


为解决当前片上系统所面临的扩展性、单一时钟同步等问题,采用将直连网络中的概念应用到芯片的设计上来,这就是片上网络。NoC被视为是未来芯片系统结构发展的必然趋势。而随着多媒体业务和实时业务的不断涌现,为用户提供可预测的系统性能已经变的越来越重要,如何能够确保传输的服务质量已经成为研究人员需要重点关注的问题之一。研究表明,片上网络中的路由算法对于保证其服务质量占据着举足轻重的地位,因此QoS路由算法逐渐成为片上网络服务质量保证机制研究中的核心问题之一本文主要研究了片上网络的路由算法及其对服务质量的影响,在此工作的基础上具体工作如下：1.分析了NoC中的比较常见的XY维序路由算法、奇偶转向路由算法以及将两者相结合的DYAD路由算法,提出了一种基于DYAD算法的改进算法。该算法针对DYAD算法在遇到阻塞情况时可能会选择一条非最短路径,而导致时延增大的现象。通过设定一段等待时限,在等待时限内的每次轮询过程中对X、Y维最短路径方向实行探测并判断是否可以进行传输,通过有限的等待而避免选择非最短路径以达到减小时延的目的。仿真结果表明该改进算法相比于XY和DYAD算法能够获得更低的时延、抖动,可以提供更好的服务质量。2.建立了一种QoS路由数学模型和综合评价指标,并选择遗传算法做为该模型和评价指标的QoS路由算法,结合片上网络规模和结构特点,提出了一个2次动态计算方法,以解决路由过程中可能发生的堵塞现象。遗传算法是通过一个适应度函数对各种QoS参数进行综合考量,以选择一条最优或是次优路径,从而可以对时延、吞吐、抖动等多种QoS参数提供一种综合保证的路径分配算法。仿真结果表明,采用遗传算法的路径分配策略,其性能好于XY维序路由和DYAD算法。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 NoC的发展现状与设计过程中所面临的问题  7-9
    1.2.1 NoC设计中需要解决的问题  8-9
  1.3 论文的组织结构  9-11
第二章 片上网络基础  11-25
  2.1 NoC的特点  11
  2.2 NoC体系结构  11-13
    2.2.1 NoC网络  11-12
    2.2.2 NoC通信协议  12-13
  2.3 NoC的拓扑结构  13-15
    2.3.1 拓扑结构中主要性能参数  13-14
    2.3.2 现存的片上网络拓扑结构  14-15
  2.4 交换机制  15-20
    2.4.1 交换机制的基础  15
    2.4.2 NoC现存的交换机制  15-20
  2.5 NoC的流量控制  20-21
  2.6 NoC的路由算法  21-23
    2.6.1 死锁活锁和饥饿  21-22
    2.6.2 NoC中目前较常见的路由算法  22-23
  2.7 本章小节  23-25
第三章 片上网络QOS研究  25-33
  3.1 NoC中的QoS  25-26
  3.2 QoS技术指标  26-27
    3.2.1 可用性  26
    3.2.2 吞吐量  26
    3.2.3 时延  26
    3.2.4 时延抖动和漂移  26-27
    3.2.5 丢包  27
  3.3 QoS服务模型  27-30
  3.4 拥塞控制  30-31
    3.4.1 拥塞产生的因素  30
    3.4.2 片上网络中的拥塞控制  30-31
  3.5 本章小结  31-33
第四章 一种添加等待规则的混合路由算法  33-49
  4.1 片上网络中常见路由算法  33-38
    4.1.1 XY维序路由算法  33-34
    4.1.2 奇偶转向路由算法  34-36
    4.1.3 NoC中的DYAD算法  36-38
  4.2 算法描述  38-41
  4.3 路由器结构分析及无死锁证明  41-42
  4.4 性能仿真分析  42-47
    4.4.1 仿真参数设置  42-44
    4.4.2 仿真结果分析  44-47
  4.5 本章小结  47-49
第五章 基于遗传算法对NOC的路由建模  49-63
  5.1 QoS路由描述  49-51
    5.1.1 QoS路由参数及其特性  49-51
  5.2 遗传算法模型  51-57
    5.2.1 遗传算法原理  51-52
    5.2.2 编码方式  52
    5.2.3 种群初始化  52-53
    5.2.4 适应度函数  53-54
    5.2.5 选择操作  54
    5.2.6 路径交叉算子  54-56
    5.2.7 路径变异算子  56-57
  5.3 仿真实验及结果分析  57-61
    5.3.1 仿真参数设置  57-58
    5.3.2 仿真结果分析  58-61
  5.4 本章小结  61-63
第六章 结束语  63-65
  6.1 论文总结  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-73
在读期间研究成果  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 大规模集成电路、超大规模集成电路
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