基于动态注入率片上网络拥塞避免方法.doc

基于动态注入率片上网络拥塞避免方法 　　摘要：片上网络的拥塞现象极大地限制了路由器的有效性能，拥塞问题将直接影响到整个处理器芯片的性能.本文首先分析了片上网络中虚通道路由器通信流量的特性.提出设定不同的阈值将网络拥塞状态进行划分，将拥塞避免问题划分为拥塞预防和拥塞解除两个阶段.提出使用一种动态注入率策略，根据实时检测网络的拥塞状态，动态调整网络报文的注入率，将网络中的通信流量控制在一个合理水平内，减轻网络的负载压力，避免NoC完全陷入拥塞而出现瘫痪状态.仿真模拟结果表明，拥塞预防时NoC性能约在“最大负载点”，拥塞解除时性能约在“膝点”，注入率可以达到0.05，在避免拥塞的同时有效兼顾了网络性能. 关键词：片上网络；拥塞避免；动态注入率 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A Dynamic Injecting Strategy for Congestion Avoidance for NoC LI Jin-wen， ZHANG Xi-min （College of Computer， National Univ of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073， China） Abstract： Network-on-chip congestion greatly limits the effective performance of the router， and directly affects the performance of the processor chip. This paper divided the network’s congestion state by using different threshold， and set the congestion avoidance apart into two distinct phases： congestion prevention and congestion relieving. Then a dynamic injection strategy was proposed. According to the congestion state in real-time， packet injection rate was adjusted dynamically， and communication traffic was controlled in reasonable level to decrease load press， avoiding congestion effectively. The simulation result shows that the performance of congestion prevention is almost at “Cliff” point， while congestion relieving is almost at “Knee” point， the injection rate can reach 0.05， and network performance is tradeoff with congestion avoidance. Key words： network-on-chip； congestion avoidance； dynamic injection rate 片上网络（Networks-on-Chip，NoC）是一种源自于并行计算机网络的片上互连技术，这种网络化的互连方式不但能够有效地克服传统互连结构延迟和带宽等方面的不足，而且更加符合具有显著分布式计算特征的复杂SoC的需求.因此，NoC被视为未来SoC中的解决互连问题的关键技术之一. 由于单芯片在功耗和面积开销方面的制约，片上网络可以利用的资源受到很大限制，而另一方面，新一代片上多核系统（MPSoC）的内核频率不断提高，对网络互连通信的高性能和低延迟需求十分迫切，因而，各种高性能的路由器体系结构和无死锁的路由算法相继被提出.然而，在无死锁路由的前提条件下，片上网络的拥塞现象极大地限制了路由器的有效性能.为了满足片上网络内部的高速通信，缓解拥塞，提高通信的可靠性，降低报文的发送和接收延迟，合理有效的拥塞缓解和避免机制尤为重要. 提高路由器的性能主要是提高其报文吞吐率和降低路由器报文延迟.提高吞吐率的必然途径是提高网络注入率，在无死锁的路由策略下，提高注入率可以适当提高网络吞吐率，但可能会带来网络的拥塞问题，有三方面的原因： 第一，路由器通道资源不足.理论上，要无限地提高网络注入率，只需要无限提高路由器的通道资源