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片上网络拓扑结构研究和交换节点设计

作　者: 李建彬
导　师: 蒋明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 片上网络 拓扑结构 路由技术 交换节点
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要


随着半导体技术、设计技术的飞速发展,可以在单个芯片上集成多个IP模块。在单个芯片上,由于被集成的IP模块数量的不断增多,IP模块间的通信量就不断的增大,导致基于总线结构的片上系统设计方法将逐渐无法满足系统通信性能的要求。为了解决这些问题,类似于计算机网络通信的片上网络技术被提了出来,并成了当前的研究热点。片上网络技术主要体现在通信拓扑结构和路由技术两个方面,而路由技术又具体包含交换技术和路由算法。这些技术决定了片上网络中交换节点的功能和结构,因此,交换节点对片上网络IP模块间的通信起着非常重要的作用。本文的主要工作就是研究片上网络的拓扑结构和路由技术,并设计了交换节点。本文首先详细分析了片上网络的多种拓扑结构,指出它们的优点和不足,同时总结出拓扑结构的性能参数。在分析了交换技术和经典路由算法之后,针对簇网状拓扑结构,结合码分多址技术和确定性XY路由技术,提出了一种路由算法,并给出了该算法的详细流程。经过对扩展星型拓扑结构研究分析之后,决定在该拓扑结构上采用码分多址技术进行通信,本文采用其作为交换节点设计的基础。最后,设计了基于扩展星型拓扑结构、码分多址路由技术的交换节点。分析了调制和解调算法,阐述了各个模块的设计细节,给出了各个模块的仿真结果,证明了设计的正确性,同时,给出了关于平均吞吐量和平均延迟的仿真数据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题背景  7-9
    1.1.1 SoC设计方法的局限性  7-8
    1.1.2 NoC解决SoC设计方法的局限性  8-9
  1.2 国内外研究动态  9-11
    1.2.1 国外研究动态  9-10
    1.2.2 国内研究动态  10-11
  1.3 论文的主要研究和组织结构  11-13
第二章 片上网络设计方法和SystemC语言  13-21
  2.1 片上网络设计方法  13-16
    2.1.1 片上网络简介  13-14
    2.1.2 片上网络系统设计方法  14-16
  2.2 SystemC语言  16-20
    2.2.1 SystemC语言简介  16-17
    2.2.2 SystemC语言设计方法  17-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章 NoC通信拓扑结构研究  21-33
  3.1 NoC拓扑结构简介  21-23
  3.2 拓扑结构研究  23-30
    3.2.1 网状拓扑  23-24
    3.2.2 环面拓扑  24-26
    3.2.3 八角形拓扑  26-27
    3.2.4 Spidergon拓扑  27
    3.2.5 超立方体拓扑  27-28
    3.2.6 蝶形拓扑  28-29
    3.2.7 胖树、SPIN和BFT拓扑  29-30
  3.3 拓扑结构研究总结  30-31
  3.4 本章小结  31-33
第四章 NoC路由技术研究  33-45
  4.1 片上网络交换方式  33-36
    4.1.1 电路交换  33
    4.1.2 存储转发  33-34
    4.1.3 虚拟直通  34-35
    4.1.4 虫洞路由  35
    4.1.5 偏转路由  35-36
  4.2 片上网络的路由算法  36-39
    4.2.1 确定性路由  36-38
    4.2.2 自适应路由算法  38-39
  4.3 路由算法的提出  39-43
    4.3.1 簇形拓扑结构  39-40
    4.3.2 基于簇网状拓扑路由算法的提出  40-42
    4.3.3 扩展星型拓扑结构  42-43
    4.3.4 码分多址在扩展星型拓扑中应用的解决方案  43
  4.4 本章小结  43-45
第五章 NoC交换节点的设计  45-63
  5.1 交换节点分类  45-46
  5.2 码分多址技术  46-48
    5.2.1 码分多址  46-47
    5.2.2 Walsh正交码  47-48
  5.3 调制算法和解调算法  48-51
    5.3.1 码分多址调制算法  48-49
    5.3.2 码分多址解调算法  49-51
  5.4 码分多址的交换节点的设计  51-61
    5.4.1 交换节点的内部结构  51-52
    5.4.2 数据包结构的设计  52-53
    5.4.3 缓存的设计  53-54
    5.4.4 调制模块的设计  54-55
    5.4.5 码字加法模块的设计  55-56
    5.4.6 解调模块的设计  56-58
    5.4.7 仿真结果  58-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章 总结  63-65
  6.1 全文总结  63-64
  6.2 研究工作展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-71
附录  71-74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 大规模集成电路、超大规模集成电路
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