基于检错重传的noc容错路由设计

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1、密级：公开硕士学位论文基于检错重传的NoC容错路由设计DesignofNoCFault-TolerantRouteBasedonErrorDetectionRetransmission作者姓名：侯国伟学科、专业：微电子学与固体电子学指导教师：于立新完成日期：2016年3月25日中国航天科技集团公司ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国航

2、天科技集团公司第一研究院或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：中国航天科技集团公司硕士学位论文摘要随着集成电路制造技术的发展，SoC（System-on-Chip，片上系统）集成核数增加，单总线架构的可扩展性弱以及带宽限制等问题日益突出，为了解决总线架构的不足，NoC（Network-on-Chip，片上网络）应运而生。NoC的提出为解决片上系统通信组件数量不断增加所带来的一系列问题提供了可行方案，有效的提高了SoC系统的性能。然而，片上网络在数据传输过程中可能遭受到由于各种原因产生的故

3、障，从而影响到了它的通信质量。由于半导体工艺尺寸的缩小，NoC网络中数据传输线路对干扰越来越敏感，最终导致瞬时故障逐渐成为了NoC故障的主要来源。采用合理的容错算法已经成为解决NoC网络瞬时故障，提高系统芯片可靠性的有效方法。NoC瞬时故障容错研究受到越来越多的关注，已经成为了一个新的研究热点。本文分析了NoC瞬时故障容错算法在国内外的研究现状，对瞬时故障容错机制进行了系统研究。在此基础上，对传统检错重传容错算法进行了分析，并提出了一种改进的混合检错重传容错算法。本文提出的容错方法特点包括：1）根据头微片和数据微片重要性的不同，对头微片采用点到点的检错重传，对数据微片采用端到端的

4、检错重传，这样既能更有力的保证数据包传输的可靠性，同时在传输延时、有效数据吞吐量以及面积功耗开销方面取得了较好平衡；2）在包头点到点重传方法中用比较器代替编解码器，采用了三模冗余方式对包头进行了保护，能够进一步增强包头传输的可靠性；3）采用了超时检测重传机制，能够检测出数据包传输过程中出现的丢包现象并得到重传，解决了数据包传输过程中出现的丢包问题。本文首先设计了混合检错重传路由器RTL模型，最后完成了4*4的2D-MeshNoC路由网络搭建，并发送具有一定误码率的数据包进行了实验，将改进的混合检错重传容错路由与无容错路由、端到端检错重传路由以及端到端纠错重传路由进行了性能比较。实

5、验显示，在路由网络链路中引入错误（微片错误数不超过2位且误码率为0.001）时，改进的混合检错重传路由的有效数据吞吐量是端到端检错重传路由的1.24倍，是端到端纠错重传路由的1.18倍。在误码率增大的情况下，其容错能力没有损失，而有效吞吐量的性能优势则更加明显。结果表明本文设计的混合检错重传NoC容错路由可以有效的解决数据传输过程中出现2位错误的问题；当错误数超过2位时可以通过替换编码方案，采用检错功能更强的编码来提高容错能力，保证网络通信的可靠性。同时在传输延时和有效数据吞吐量性能上有进一步提升，并且在面积和功耗开销上取得了很好的折中。关键词：片上网络；可靠性；容错；混合检错重

6、传-I-侯国伟：基于检错重传的NoC容错路由设计DesignofNoCFault-TolerantRouteBasedonErrorDetectionRetransmissionAbstractWiththedevelopmentofICfabricationtechniquesandthenumberofintegratedcoresinthecurrentSoC(System-on-Chip)increasing,theproblemofpoorscalabilityandbandwidthlimitationonasinglebusbecomemuchmoreobvious

7、.Toovercometheinsufficientofthesinglebus,NoC(Network-on-Chip)isproposedanddeveloped.NoCisafeasibleschemetosolveaseriesofproblemsarisingfromgrowingnumberofSoCcommunicationcomponents.ItcanimprovetheperformanceofSoCeffectively.However,datatransm