低負(fù)載片上網(wǎng)絡(luò)通訊路徑約束方法研究.pdf

1、多核處理器需要片上通訊系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)核間并發(fā)通訊，并提供良好的可擴(kuò)展性。片上網(wǎng)絡(luò)憑借傳輸路徑多樣化的特征，成為了多核核間通訊的重要解決方案。但是目前上層軟件所需的核間傳輸數(shù)據(jù)量較少，片上網(wǎng)絡(luò)的通訊資源閑置較多，因此在滿足目前軟件通訊需求的前提下，可對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行簡化以提升系統(tǒng)性能。本文試圖從傳輸路徑多樣性入手，通過對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸路徑進(jìn)行約束，簡化片上網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的處理流程，以提高片上網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
　　本文通過考察片上網(wǎng)絡(luò)

2、路徑多樣性，發(fā)現(xiàn)可以對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂竭M(jìn)行合并，集中數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)向的位置，通過簡化無需處理傳輸轉(zhuǎn)向的路由器的處理流程，以提升片上網(wǎng)絡(luò)整體性能。在具體實(shí)現(xiàn)上，設(shè)計(jì)了一種預(yù)配置片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在硬件設(shè)計(jì)和軟件算法層面通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸線路進(jìn)行調(diào)整合并，消除部分路由器中的傳輸沖突，簡化路由器對(duì)數(shù)據(jù)包的處理流程，降低片上網(wǎng)絡(luò)整體的通訊延遲和傳輸能耗。本文的研究主要包括以下三個(gè)方面:
　　1)設(shè)計(jì)了可配置片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過在路由器中增加定向的數(shù)

3、據(jù)傳輸通訊通道，使路由器可以配置為定向轉(zhuǎn)發(fā)模式，省略了路由計(jì)算和仲裁判斷等步驟。并且調(diào)整了注入排出的數(shù)據(jù)通道和緩存管理機(jī)制，確保不同模式的路由器可以在網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作;
　　2)設(shè)計(jì)了多階段任務(wù)映射算法。預(yù)先對(duì)典型的任務(wù)通訊特征進(jìn)行分析優(yōu)化，在運(yùn)行時(shí)通過提取計(jì)算任務(wù)的通訊特征，根據(jù)典型的通訊模式將其分組，并通過分組交換的方式對(duì)映射結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，在縮短總通訊距離的同時(shí)，對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)的整體通訊進(jìn)行規(guī)劃;
　　3)設(shè)計(jì)了稀疏路由算法。

4、將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過程分為直線轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)向兩種類型，通過對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸路徑進(jìn)行調(diào)整合并，集中網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸方向進(jìn)行調(diào)整的路由器的位置，將數(shù)據(jù)傳輸劃分為明確的階段，省略各階段內(nèi)不必要的路由計(jì)算。
　　本文設(shè)計(jì)了基于模擬器的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，利用綜合通訊和真實(shí)通訊對(duì)上述的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了測試驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:多種不同布局的可配置片上網(wǎng)絡(luò)在低負(fù)載通訊下都可以降低約25％的網(wǎng)絡(luò)平均通訊延遲和超過60％的傳輸能耗;多階段任務(wù)映射算法適用

5、于多線程和多任務(wù)等不同類型的計(jì)算環(huán)境，可以縮短約20％的總通訊距離;稀疏路由算法可以有效合并網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸路徑，提高通訊資源的利用率，配合可配置路由器，可以降低約30％的平均通訊延遲和約13％的通訊能耗。
　　本文提出的預(yù)配置片上網(wǎng)絡(luò)，通過在任務(wù)映射和路由算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸路徑進(jìn)行約束，并通過可配置路由器對(duì)特定的通訊模式進(jìn)行優(yōu)化，省略了不必要的處理流程，提高了網(wǎng)絡(luò)的通訊資源利用率，可以對(duì)普遍的低負(fù)載片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)性優(yōu)化，廣