基于集群结构的分级虚拟总线片上互连网络的设计及研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出贡献的集体和个人均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：盘

2、拯-11日期：论文使用和授权说明冱l芝∑∑：29本人完全了解云南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文和论文电子版：允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)研究生虢棒导师魏趁

3、望日期：本人及导师同意将学位论文提交至清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”进行电子和网络出版，并编入CNKI系列数据库，传播本学位论文的全部或部分内容，同意按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。研究生虢燃导师躲擅望日期：邀丛盟?摘要IIllIIrlllllUIIIIIllllIIJl[IY2378234半导体工艺技术的飞速发展使片上集成更大规模的硬件资源，芯片设计遇到了高功耗，性能极限，互连延迟等性能提升的瓶颈问题。NoC(片上网络)的设计架构的出现，使得从基于计算的设计转变为基于通信的设计，并且实现可扩展的通信架构。NoC(片上

4、网络)作为一种新兴的片上网络通信，克服了传统的总线系统的缺点，显著提升了系统的性能。被认为未来多核技术发展的必然方向。为了更加有效的组织利用片上多核处理器，论文依据现有的片上网络，研究了经典的网络通信架构，将成熟的高性能集群系统引入到片上多核处理器体系结构。依据集群系统的特点，分析研究了集群系统的通信特点及其对通信要求，本文提出了基于集群系统的分级虚拟总线互连网络结构，在已有片上网络的基础上根据请求动态重构虚拟总线，支持多核数据通信提供低延迟的单播和高性能多播／广播服务。本文使用Altera公司的EDA工具及VerilogHDL语言来设计、仿真系统内的通信节点、网

5、络接口和缓存结构，利用QuartusII8．0进行了综合、布线和仿真，最终以Altera公司的EP2C35F672C6芯片为目标下载，可正常工作在50MHz时钟频率下，完成基本数据读写传输测试。测试结果表明系统在功能上能够满足异构多核心处理单元对数据访问的基本要求。在路由选择复杂性和数据通道利用率等方面，较传统的NoC封包转发机制有一定的性能互补性，在并行数据访问方面优于传统的总线互连结构。论文的完成为进一步优化设计和应用研究提供了支持。随着更多优秀的片上网络拓扑结构和通信方式的出现，相信通过与本文类似的研究与探索，亦能找到适用于目标系统的更优化的系统互连架构设计

6、解决方案。关键字：片上网络，多核处理器，片上集群结构，分级虚拟总线片上网络，AbstractTherapiddevelopmentofsemiconductortechnologymetthebottleneckproblemtoimprovetheperformanceofthehighpowerconsumption，performancelimitsandinterconnectiondelaycausedbyonchipintegrationofmorelarge-scalehardwareresourcesandchipdesign．NoC(Networ

7、konchip)designarchitecture，makingthedesignbasedonthecalculationtoonthecommunication，achievedscalablecommunicationarchitecture．NoC(Networkonchip)asanewon-chipnetworkcommunication，overcametheshortcomingsofthetraditionalbussystem，significantlyimprovedtheperformanceofthesystem．Itisconside

8、redtobetheinevitabledirectionoffuturemulti—COretechnologydevelopment．Inordertomoreeffectivelyorganizingandusingtheon·chipmulti-COreprocessor，thethesisstudiedclassicalnetworkcommunicationarchitectureaccordingtotheexistingnetworkonchip，introducedmaturehi【曲performanceclustersystemintochi

9、pmult