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片上网络（NoC）的路由算法研究

作　者: 杨进国
导　师: 郭亚莎
学　校: 成都理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 片上网络路由算法拓扑结构 OPNET
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着半导体工艺进入纳米时代，单芯片上的晶体管数量已达到十亿级以上，这就意味着一个芯片上集成的IP核越来越多。而IP核数量的激增将会导致基于总线的片上系统(SoC)在设计上无法解决时钟同步，地址空间有限，系统不能灵活扩展等一系列问题。此时，将计算机网络技术引入集成电路开发中，一种新型的芯片体系构架--片上网络(Network On Chip,NoC)便应运而生。NoC从体系结构上避免了总线型结构产生的各种问题。当前,对NoC的研究还是集中在网络拓扑和路由算法的领域，这两方面也是决定NoC网络复杂程度的关键性因素。本文主要针对NoC的网络拓扑和路由算法进行研究，首先概述了NoC体系的基本结构和路由器的组成部分，接着重点介绍了NoC的拓扑结构、交换技术等关键技术，并在研究了NoC直接型拓扑结构中的Mesh和Torus结构后，分别提出基于Mesh和Torus拓扑结构的路由算法，并通过OPNET网络仿真工具分别对其进行仿真和分析。通过OPNET网络仿真得到的吞吐量和时延图表明，本文中提出的基于Torus结构的路由算法比基于Mesh结构的路由算法在时延和吞吐量等性能上更有优势，这对进一步研究NoC的路由算法做了一个很好的铺垫，今后在这个领域还需要更深入的研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 SoC 的发展概况  8-10
    1.1.1 SoC 的基本概念  8
    1.1.2 SoC 的技术特点  8-9
    1.1.3 SoC 面临的挑战  9-10
  1.2 NoC 的发展概况  10-11
    1.2.1 NoC 产生背景  10
    1.2.2 NoC 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文结构  11-12
第2章 NoC 的基本结构和路由器构造  12-18
  2.1 NoC 的基本结构  12-13
  2.2 NoC 的路由器构造  13-17
    2.2.1 网络接口  14-16
    2.2.2 交换开关  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第3章 NoC 的关键技术  18-28
  3.1 NoC 的拓扑结构  18-21
    3.1.1 直接型网络拓扑  18-20
    3.1.2 间接型网络拓扑  20
    3.1.3 Hypercube 结构  20-21
  3.2 NoC 数据交换技术  21-25
    3.2.1 包交换技术  21-24
    3.2.2 虚拟通道技术  24
    3.2.3 虚电路交换技术  24-25
  3.3 通信协议  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 NoC 路由算法  28-45
  4.1 常用路由算法  28-33
    4.1.1 确定性路由  28-32
    4.1.2 自适应路由  32-33
  4.2 死锁和活锁  33-34
  4.3 网络性能参数  34-37
  4.4 2D Mesh 结构的 XY 路由算法  37-39
  4.5 2D Torus 结构的维序路由算法  39-44
    4.5.1 Mesh 与 Torus 拓扑结构比较  39
    4.5.2 Mesh 与 Torus 路由算法比较  39-40
    4.5.3 2D Torus 路由算法  40-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章 NoC 路由算法性能仿真及分析  45-58
  5.1 网络性能仿真平台  45-53
    5.1.1 NS 简介  45-46
    5.1.2 NIRGAM 简介  46
    5.1.3 OPNET 简介  46-53
  5.2 NoC 路由算法仿真分析  53-57
  5.3 本章小结  57-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
攻读学位期间取得学术成果  62

片上网络（NoC）的路由算法研究

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