基于拓扑结构和互连编码的noc 低功耗的研究

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1、袈聿芅薂螄肈莇螇蚀肇葿薀基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗的研究分类号TP393学校单位代码10446硕士学位论文论文题目基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗研究研究生姓名曹洪新学科专业计算机应用技术研究方向嵌入式系统导师姓名职称李光顺副教授论文完成时间2013年4月曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明根据学位论文类型相应地在□划√本人郑重声明此处所提交的博士□硕士□论文《基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗研究》是本人在导师指导下在曲阜师范大学攻读博士□硕士□学位期间独立进行研究工作所取得的成果论文中除注明部分外不

2、包含他人已经发表或撰写的研究成果对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式注明本声明的法律结果将完全由本人承担作者签名日期曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书根据学位论文类型相应地在□划√《基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗研究》系本人在曲阜师范大学攻读博士□硕士□学位期间在导师指导下完成的博士□硕士□学位论文本论文的研究成果归曲阜师范大学所有本论文的研究内容不得以其他单位的名义发表本人完全了解曲阜师范大学关于保存使用学位论文的规定同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本允许论文被查阅和

3、借阅本人授权曲阜师范大学可以采用影印或其他复制手段保存论文可以公开发表论文的全部或部分内容作者签名日期导师签名日期基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗研究摘要随着半导体技术的进步芯片的集成度越来越高设计技术越来越复杂片上系统System-on-ChipSoC面临着延迟功耗容错性等方面的挑战2001年左右国外科研机构提出了一种新的体系结构片上网络Network-on-ChipNoC作为解决下一代通信架构扩展性和功耗问题的新范式同时NoC也成为高性能片上系统设计的重要发展方向相对于传统的总线型通信结构中存在的性能瓶颈NoC

4、提供了新的片上通信解决思路成为当前研究的热点近几年NoC技术不仅被大规模超级计算机系统所采用而且在移动通信领域和嵌入式设备中得到了广泛应用尽管NoC相对于SoC具有很好的能量效率但随着通信量的增大功耗约束成为片上网络面临的重要问题之一如何在保证整体性能的基础上降低功耗成为当前研究工作的主要问题之一国内外许多科研机构和大学从底层的物理设计到拓扑结构的选择等不同的设计层面上提出了多种降低功耗的方法本文总结了国内外解决低功耗问题的已有技术成果分析了这些科研成果的主要思想及其在实际中的应用前景在此基础上首先提出了两种片上网络拓

5、扑结构以及相应的路由算法从理论上分析了它们的综合性能以及与经典拓扑结构的差异并通过仿真实验证明这两种拓扑结构均可以有效地降低片上网络的功耗其次从串扰避免角度出发提出了一种互连通道的差错控制编解码方案该方案根据通信链路上的电压摆幅和比特误码率之间的关系在数据传输过程中减少电源干扰线间串扰等噪声影响进而降低数据的出错率从而在保证可靠性的情况下降低片上网络的互连功耗论文共包括五个部分第一章介绍了片上网络的基本概念和关键技术分析了片上网络低功耗问题的研究背景及意义并总结了国内外的研究现状第二章主要介绍了片上网络低功耗模型详细研

6、究了相关的低功耗技术并分析比较了各种技术之间的优缺点第三章提出了两种新的网络拓扑结构DPMesh结构和HMesh结构以及相适应的路由算法与经典的拓扑结构进行了性能对比分析并在Orion平台上进行了仿真实验实验结果表明这两种拓扑结构能够有效降低NoC的功耗第四章研究了互连通道多错纠正编解码问题提出了一种新的互连通道编码方案在保证数据传输可靠性和容错性的前提下使片上网络的总功耗最小并通过理论分析证明了编码方案的可行性仿真实验也证明了该方案的优越性第五章归纳总结了全文并对下一步的工作进行了展望关键词片上网络低功耗拓扑结构路由

7、算法串扰避免纠错码I基于拓扑结构和互连编码的NoC低功耗研究AbstractWiththedevelopmentofVLSItechnologytheintegrationhasexperiencedagreatdevelopmentthechipdesigntechnologybecomemoreandmorecomplexSystem-on-ChipSoCfacesthechallengesofthedelaypowerconsumptionfaulttoleranceandotheraspectsAround20

8、01Network-on-ChipNoChasbeenproposedasanewarchitecturebyforeignresearchinstitutionstosolvescalabilityandpowerefficiencyofthenext-generationcommunicationsarchitectureMe