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片上网络(Network on Chip,NoC)采用基于交换构通信方式和全局异步局部同步技术,从体系结构上解决片上系统SoC设计遇到的问题。在深亚微米(Deep-Sub MicroN,DSM)工艺下,芯片对噪声更加敏感,因此,通信的可靠性是片上网络研究领域的一个重要分支。
本文研究片上网络中的容错机制,重点研究了瞬时错误的容忍机制。瞬时错误主要在数据链路层和网络/传输层进行处理。本文设计了两种NoC数据链路层的容错机制即低延迟型和面积节省型并将这两种机制分别应用在NoC的端到端和交换到交换容错方案中,结合Hamming、DAP和BSC码等三种纠错码,共分析研究了NoC的6种容错方案,并给出了相应的分析结果。
本文设计的容错方案在Hermes NoC得到了应用,并在Xilinx Virtex-4 FPGA上进行了验证,同时还采用EDA综合工具分析比较了几种容错机制的面积、延迟和功耗开销。结果表明面积节省型比低延迟型的交换到交换更节省面积的开销,DAP码面积和功耗开销最小,而重传方案则具有更好的容错性能。研究结果对合理选择NoC的容错机制具有一定的意义和实用价值。