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可重构操作系统中ENoC构架路由节点的设计与实现

作　者: 钱宇平
导　师: 阎波
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 可重构操作系统 容错虫洞路由技术 增强型片上网络
分类号: TN915.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


可重构操作系统是目前可重构领域的一个研究热点,因为它能够充分发挥部分可重构的高性能和可编程能力。任务间实时通信是可重构操作系统的关键部分。据此,本文提出了一种增强型片上网络的可重构通信构架以支持动态任务间的实时通信,主要包括以下内容:首先分析现有的可重构计算平台,提出了增强型片上网络构架ENoC,并在此构架基础上研究了任务间通信的路由算法,采用基于e-cube的容错虫洞路由技术,能够较好的完成拓扑结构实时变化下的任务间的实时通信任务。其次设计了ENoC通信构架的路由器,此路由器采用电路交换和虫洞交换相结合的方式来实现,通过由虫洞路由模块为电路交换模块建立合适的物理通道,使网络的带宽和利用率达到了较高水平。再次结合标准的AMBA—AHB总线协议,设计了ENoC中处理单元与路由器间的网络接口,不仅较好的完成了网络接口的功能,而且使系统的整合更加容易,处理单元的集成更加方便。最后利用硬件描述语言对本论文中的设计进行仿真,并通过Smic 0.13工艺库综合可知,包含了五个32bits的输入输出端口的路由器的工作频率可达到100MHz,带宽为16Gbps,可见ENoC是一种较好通信构架,能够满足当前大数据量的计算任务。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 课题研究背景  12-14
  1.2 研究现状  14-15
  1.3 研究内容和研究意义  15-16
    1.3.1 研究内容  15
    1.3.2 研究意义  15-16
第二章 可重构计算系统任务间通信构架模型  16-30
  2.1 任务间通信的关键技术  16-21
    2.1.1 通信协议  17-18
    2.1.2 拓扑结构  18-19
    2.1.3 包交换技术  19-21
  2.2 虚通道技术  21-23
    2.2.1 虫洞路由中引入虚通道  21-23
    2.2.2 头阻塞问题  23
  2.3 路由算法  23-24
    2.3.1 确定性路由  23-24
    2.3.2 自适应路由  24
  2.4 本论文中的通信构架及任务间通信路由算法  24-29
    2.4.1 通信构架  24-25
    2.4.2 ENoC 中任务模型  25-26
    2.4.3 ENoC 中任务间通信路由算法  26-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 ENoC 路由节点设计  30-56
  3.1 路由器综述  30-33
    3.1.1 建立电路交换链  31-32
    3.1.2 可重构的电路交换链  32-33
  3.2 ENoC 路由器中的虫洞路由模块  33-47
    3.2.1 分片通过WH 模块的流程  34-36
    3.2.2 虫洞路由WH 模块  36-45
    3.2.3 建立包传输  45-47
  3.3 ENoC 路由器中的电路交换架构  47-52
    3.3.1 Input_buffer_table 设计  48-50
    3.3.2 Input_direction_table 设计  50-52
  3.4 ENoC 路由器的架构  52-54
  3.5 包格式  54-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章 基于AMBA 片上总线协议的网络接口设计  56-71
  4.1 ENoC 地址分配  56-57
  4.2 NI 功能  57-60
  4.3 AMBA-AHB 系统总线  60-65
    4.3.1 AMBA 总线概述  60-61
    4.3.2 AHB 系统概述  61-63
    4.3.3 AHB 传输协议  63-65
  4.4 输入输出端口详细描述  65-66
  4.5 网络接口设计  66-67
    4.5.1 Fetch 模块构架  66-67
    4.5.2 Convey 模块构架  67
  4.6 内部握手  67-70
  4.7 本章小结  70-71
第五章 仿真结果分析  71-77
  5.1 虫洞路由模块仿真  71-72
  5.2 电路交换模块仿真  72-74
  5.3 网络接口仿真  74-75
  5.4 综合报告  75-77
第六章 总结与展望  77-79
  6.1 总结  77
  6.2 展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
个人简历  83-84
攻读硕士学位期间的研究成果  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信网结构与设计
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