| 32D Mesh结构和2D Torus结构的拓扑结构比较
上文已经讨论过片上网络的拓扑结构，这里对两种具有代表性的两种直连型拓扑结构——2D Mesh结构和2D Torus结构，进行进一步深入研究。
图4 (a)用于NoC的Mesh结构
图4显示了用于NoC的2D Mesh和2D Torus结构。其中，每一个路由节点R（Router）都与一个IP（或者是处理器核）通过一个本地的接口（NetworkInterface）相连接，IP产生的数据由此进入网络，并按照网络的规则进行传送或者通信，而不再采用传统的总线方式，这样，极大的提高了并行处理的速度和性能。图4（a）表示的是用于NoC的2D Mesh网络结构，它是目前在NoC中研究得最早的一种拓扑结构。它结构规则，简单易于实现，但是由于Mesh结构中每个节点并不完全相同，会影响网络的拓展性。图4（b）表示的是用于NoC的2D Torus网络结构，它是一种完全对称的直连网络拓扑形式，其良好的特性可以使得NoC具有规则的对称性，路径的多样性，同时，能更方便NoC进行扩展。从图中可以清楚的看到，在一般的2D Mesh结构中，边缘节点与内部节点在物理链路的连接上就具有差别，例如，顶点与仅与另外两个节点连接，边上的节点与三个节点连接，而内部节点则直接连接了另外四个节点。所以，在对2D Mesh结构进行扩展的时候，就必须考虑节点位置
图4 (b)用于NoC的Torus结构
不同所带来的结构上的变化。但是，在2D Torus结构中，由于其结构是规则对称的，每个节点都直接与其他四个节点连接，所以具有更好的扩展性。
42D Mesh结构和2D Torus结构的路由算法比较
由节点应该尽量的设计得简单，不宜消耗过多得资源，因此，路由算法也要尽量简单化，具有尽可能小的路由表。另外，避免死锁和活锁也是路由算法必须考虑的问题。在目前的NoC研究中，一般是在Mesh结构中采用XY路由来实现其拓扑和避免死锁活锁。这类确定性的路由算法实现方式简单，针对NoC的具体情况，能方便的进行软件和硬件仿真，因此也成为了目前NoC结构研究中一种被广泛采用的方法。
但是Torus结构中存在环绕信道，因此引入了很多环路。无法简单采用与Mesh结构中相类似的方法，而如果以Mesh中常用的XY路由为基础，进行一定改进，引入一定的虚通道，又会使得整个路由结构，判断机制变得比Mesh结构中复杂很多，同时也使片上路由节点的结构变得更加复杂，增加了设计和实现的开销。
Torus的路由算法主要的研究目的就是为了避免死锁和活锁，以及尽可能的发挥网络的最佳性能。在前面研究的基础上可以知道，在Mesh中使用的转向模型是网络设计无死锁的经典技术，它的基本思想是通过禁止网络中一定数量的转向来破除一些环路，从而使信道失去依赖关系。但是由于Torus网络中存在的环路比Mesh中多得多，所以传统的禁止转向技术已经不能适用。为了避免死锁，在有的研究中采用了虚网络的方法，该方法是将物理信道逻辑上划分为若干条虚信道，每条信道都有自己独立的缓存。由节点和虚信道组成的网络称为虚网络。对于NoC中，虚信道的方法在使用上会遇到一些比较大的困难，会使得增加很多附加的资源消耗率，而这种代价对NoC的环境来说很大，另外，由于虚网络的划分，会增加节点在仲裁和判断时的开销，使得路由节点更复杂。
5 总结与展望
本课题对片上网络的两种最具代表性的直接型网络2D Mesh网络和2DTorus网络进行了深入研究，而对间接型网络未有涉及。间接型网络拓扑的研究具有一定复杂性，但随着人们对片上网络的深入研究、网络传输的多样化需求，间接型网络拓扑结构将逐渐显示出它不可替代的作用。
最后，片上网络的最终目的是走向应用，IP核的设计、网络接口NI的设计以及片上网络功耗的评估等等，都是我们还未涉及但最终不可避免的研究领域。总之，需求的增长、越来越高的芯片集成度和越来越复杂的片上结构，使得NoC取代总线结构已经成为了必然趋势。随着对其研究的不断深入，NoC技术一定会得到越来越快速的发展。
参 考 文 献
[1]PaulGratz,KarthikeyanSankaralingam,HeatherHanson,PremkishoreShivakumar,Robert McDonald,StephenW.Keckler,Doug Burger,Implementation andEvaluation of a Dynamically Routed Processor Operand Network,Proceedings of theFirst International Symposium on Networks-on-Chip,p.7-17,May 07-09,2007.
[2] David Arditti Ilitzky,JeffreyD.Hoffman,Anthony Chun,Brando Perez Esparza,'Architecture of the ScalableCommunicationsCore's Network on Chip,'IEEE Micro,vol.27,no.5,pp.62-74,Sep./Oct.2007.
[3]Antonio Pullini,Federico Angiolini,PaoloMeloni,David Atienza,Srinivasan Murali,Luigi Raffo,Giovanni De Micheli,LucaBenini,'NoC Design and Implementation in 65nm Technology,'NoCs,pp.273-282,FirstInternational Symposium on Networks on Chip (NOCS'07),2007.
[4]杨敏华，谷建华，周兴社．片上网络.微处理机，2006，5：28~33
[5]张恒龙，顾华玺，王长山等。片上网络拓扑结构的研究。中国集成电路，2007，102：42~59
[6]王峥，顾华玺，杨烨等。片上网络交换机制的研究。中国集成电路，2007，103：22~27
[7]陈龙．NoC:基于分组交换网络的Soc设计．中国通信集成电路技术与应用研讨会，2004：12~15
[8]马立伟，孙义和．片上网络拓朴优化：在离散平面上布局与布线，电子学报，2007，35(5)：906-911
2/2 首页 上一页 1 2 |
