片上网络动态虚通道分配策略.docVIP

片上网络动态虚通道分配策略 　　摘要:针对片上网络(NoC)的传统的静态虚通道分配不能很好适应非平衡的业务负荷问题,本论文提出了NoC动态虚通道分配策略。在静态虚通道分配基础上,动态分配虚通道通过实时监测节点端口的包流量的方向,决定分配给该端口的虚通道数目。动态虚通道资源可以在所有端口间共享,并根据通信业务需求动态调度。在二维mesh NoC上的仿真表明,动态虚通道分配策略不仅节约了存储器资源,而且对NoC传输延时有一定的改善。 　　关键字:片上网络;虚通道;动态虚通道分配 　　 　　Dynamic virtual channel allocation for network-on-chip 　　 　　SHEN Hui, LING Xiang 　　(National Key Laboratory of Science and Technology on Communications of UESTC,Chengdu 611731,China) 　　 　　Abstract: Since the static virtual channel (VC) allocation can not well resolve the problem of imbalanced traffic load in network-on-chip (NoC), this paper proposes a dynamic virtual channel allocation algorithm for NoC architectures. Compared with the static VC allocation scheme, the dynamic VC allocation algorithm assigns the virtual channels by real-timely monitoring the packet flow directions of every node ports.Thus the VC resources can be shared among all input ports and assigned according to the traffic demand. Simulation results show that this proposed dynamic VC allocation scheme saves the memory resources significantly, and reduces NoC propagation delay to some extent. 　　Keywords: network-on-chip; virtual channel; dynamic virtual channel allocation 　　 　　1引言 　　 　　 随着深亚微米工艺水平的提高,特征尺寸逐渐减小,使得片上资源间的互连通信成为片上系统(SOC)设计中制约时延与功耗的关键因素。因此,片上网络(NoC)通信成为提高片上系统通信效率的解决方案。和传统的片上总线通信相比,片上网络设计具有几个优点:①由于可重用性设计,片上网络具有良好的可扩展性;②物理链路的链路长度和延时都可以得到更好的控制。 　　 片上网络中,缓存(buffer)会消耗大量的功耗,为了有效地节约缓存,NoC一般采用虫洞路由方式。此外,NoC的通信延时也是其设计中的一个重要指标。NoC中存在队头阻塞(HOL)现象,由于下一级路由器输入队列资源被某方向的数据流持续占用,虽然其它方向的通路空闲,当前路由器队列中的包头仍无法通过下一级路由器的空闲方向。图1a中,如果A-B-C通道阻塞,路由器B的P0端口将被占用,使得F-A-B-D通道也无法传输。当包头阻塞发生时,导致很大的传输延时,采用虚通道(VC)技术可以解决HOL问题。当某端口中一个VC中的数据发生阻塞时,其它VC的数据可以继续沿着其它链路方向传递。见图1b,如果A-B-C通道阻塞,节点F的数据包可以通过节点B的另一个VC通道传送到节点D。因此,整个系统的吞吐率将会得到提高,平均包延时会得到降低。 　　 在虫孔路由中,增加路由器输入端口上虚通道的数量会提高系统性能。但片上资源是有限的,过多地分配虚通道会导致资源浪费,且对于通信量比较轻的链路起到的作用很有限,只有高负载的链路可通过增加VC来获利。因此必须合理地分配虚通道以便用最小的资源消耗获得最大的性能提高,这就要求进行实时的动态VC分配。 　　 本文提出了一种动态虚通道的片上路由器结构,通过判断数据包的下一跳的方向来决定是否需要分配或回收动态虚通道,提高VC的利用率。 　　 　　2片上网络结构