片上互連網(wǎng)絡容錯關鍵技術研究.pdf

1、多核技術的發(fā)展使得處理器向通信密集型轉變，傳統(tǒng)的總線設計不能滿足相應的通信需求。片上互連網(wǎng)絡具有高可擴展性和靈活性，已經(jīng)成為解決多核處理器通信瓶頸的有效方式。但是，隨著片上網(wǎng)絡集成度不斷增大，其可靠性問題也越來越嚴重。本文針對片上互連網(wǎng)絡的永久鏈路錯誤和永久路由器組件錯誤的容錯策略展開研究：
　　第一，通過分析片上互連網(wǎng)絡鏈路的永久性錯誤，提出了基于區(qū)域洪水路由的實時容錯路由算法。為了實現(xiàn)實時的容錯，我們首先提出了容錯的MPI-l

2、ike通信協(xié)議。在該協(xié)議中，如果發(fā)送請求消息的源結點一定時間內(nèi)沒有收到響應，就認為鏈路出錯，并進入尋找無錯路由的過程。我們提出的基于區(qū)域洪水的路由算法用于尋找無錯路由。該算法在源結點和目的結點為頂點的矩形區(qū)域內(nèi)廣播尋找路由的報文，每一步搜尋都朝著目的結點的方向進行。這一算法相對于傳統(tǒng)的洪水路由算法，減少了大量無用消息包，減少平均網(wǎng)絡延遲，避免網(wǎng)絡阻塞，同時卻只帶來了很小的容錯能力損失。
　　通過booksim模擬器比較平均包延遲，

3、我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域洪水路由相對于傳統(tǒng)的洪水路由算法能夠大幅地降低延遲。特別是在bit complement模式下，獲得的延遲降低達25％。此外，我們還比較了區(qū)域洪水路由算法和傳統(tǒng)洪水路由算法的容錯能力。結果表明，在低錯誤(<4%)的網(wǎng)絡中，我們的方法獲得的容錯能力比傳統(tǒng)洪水路由只降低了2%。最后，我們使用RTL-Router以及DC(Design Compile)綜合工具評估面積和功耗開銷。相比于基本的路由器，我們的設計開銷約為12%。

4、>　　第二，通過分析片上互連網(wǎng)絡路由器組件的永久性錯誤，提出了高可靠性、高性能和低開銷的容錯路由器設計。在兩階段標準路由器基礎上，我們使用雙路由策略容忍路由計算單元出錯，使用默認勝利者策略容忍虛擬通道分配單元出錯，使用實時仲裁器選擇策略容忍交叉開關分配單元出錯以及使用雙旁路總線機制容忍交叉開關單出錯。和之前的容錯路由器設計不同，我們首次利用流水段優(yōu)化和路由算法的特點，在容錯設計中考慮了網(wǎng)絡性能，并解決了錯誤容忍所帶來的性能下降問題。我們

5、的設計在高負載網(wǎng)絡下仍然可以維持性能。
　　我們在文中與現(xiàn)有的容錯路由器設計進行了比較，結果表明我們的設計可以獲得更好的性能，尤其是在網(wǎng)絡負載較高時。同時，我們評估了設計的面積開銷，并利用硅保護因子(SPF)評價路由器的可靠性。結果表明，在硬件開銷降低16%的基礎上，SPF提高了44.7%。因此，我們的路由器設計具有更好的性能，更低的開銷以及更高的可靠性。
　　綜上，本文圍繞片上網(wǎng)絡的容錯問題展開研究。首先，針對片上網(wǎng)絡的永