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1、拓扑网络_折叠式Clos拓扑在片上网络中的应用 摘要:随着半导体与集成电路技术的进步,网络中用于连接芯片的路由设备得到了很大的发展。通过引入新的技术,路由的“度”数得到了增加,即单个路由可连接的芯片数目变得越来越多,这种路由被称为“高度数”路由。该种路由结构可以显著降低网络延迟和开销,必将在以后得到大量应用。本文将浅析使用该种路由的折叠式Clos拓扑结构在片上网络中的应用,比较该拓扑结构与其他拓扑性能的优劣,介绍几种针对自适应路由算法的中间级模块分配策略。 关键词:片上网络;折叠式克劳斯网络;拓扑结构 TheApplicationofTheFolde
2、d-ClosTopologyonChip GUOBin,WANGChangshan (SchoolofComputerXidianUniversity) Abstract:Astheadvancementofsemiconductortechnicsandintegratedcircuits,theroutingdevicewhichisusedtoconnectchipsinthenetworkhasgreatdevelopment.Throughtheintroductionofnewtechnology,thedegreeofrouting
3、whichisnamed‘highradix’routinghasincreasedandthenumberofcoresconnectedononeroutinghasincreased.Thehigh-radixrouterswillbewidelyusedinfuture,asitcaneffectivelyreducelatencyandcostofthenetwork.Thispaperintroducestheapplicationofthefolded-closnetwork,whichcantakeadvantageofhigh-radixro
4、uters.Wecomparetheperformanceofthefolded-closnetworkandothertopologiesandintroducesomeallocationstrategiesofmid-stagemodels,whichfitforadaptiveroutingalgorithminthispaper. Keywords:NoC;thefolded-closnetwork;topology 1引言 片上网络(NoC)于20世纪末期被提出,作为一种新型的技术,国际国内对它的研究都还处于初级阶段。提出的初衷是为解
5、决片上系统(SoC)在可扩展性、能耗、时钟统一性、重用性以及服务质量等方面的局限性。其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来,用网络结构来取代传统的总线结构,通过使用可控电参数,使得通信与计算分离,从而提供良好的通信与处理能力。片上网络拓扑结构定义了片上网络中的通信节点是如何在芯片中分布和连接的。作为网络非常重要的一个特性,它对整个网络的性能有很重要的影响。 随着集成电路中信号处理速度的加快,出现了高带宽的路由片。对于传统的低度数拓扑结构,并不能充分发挥高度数路由的优势。基于折叠式Clos拓扑结构的网络则可以通过运用该种技术提供比传统网络更低的延迟,获
6、得更高的吞吐。 本文主要介绍了折叠式Clos网络在片上网络中的应用,分析其使用的路由算法,并通过仿真来验证其性能的好坏。 2拓扑结构介绍 CharlesClos在1953年提出了后来以他名字命名的Clos拓扑结构。最常见的Clos拓扑网络是3级Clos网络V(m,n,r),如图1所示,它拥有n个输入/输出端口,m个中间级模块以及r个输入/输出级模块。每个Clos网络都如同是两个蝴蝶网络叠加起来,其中一个的输出级与另一个的输入级叠加。Clos网络中每个交换模块内部结构都是一个crossbar结构,按照crossbar原理模式进行工作。 Clo
7、s网络可以通过使用较小的交换单元来构建较大容量的交叉矩阵。由于其任意输入输出对之间都有多种路由可选择,故它的可靠性很好。并且通过交换模块的横向增加,很容易完成对网络的扩充,其可扩展性很好。 Clos网络的路由过程为由输入级输入,经由任意一个中间级交换单元后再从输出级输出。由于Clos网络的级数总为奇数个,我们可以以最中间的那一级为中轴,将Clos网络折叠起来,形成折叠式Clos网络。图2即为图1所示Clos网络所对应形成的折叠式Clos网络。与传统的Clos网络使用单向链路不同,折叠式Clos网络使用双向链路进行通信。与传统的Clos网络不同,该网络的路由过
8、程并不需要通过所有的中间级路由模块来完
