基于数据重传的电压岛NoC能量优化

在支持电压岛的片上网络体系结构中,考虑供应电压对数据重传的影响,提出了一种新的能耗模型,并提出了基于电压岛划分、IP核映射和路由算法设计的架构方法.该方法针对电压岛划分、IP核映射和路由算法设计等问题,不仅考虑了IP核的计算能耗,还考虑了IP核之间数据在重传下的数据通信能耗问题.实验结果表明,在考虑数据重传的情况下,该设计方法能有效地降低系统能耗.     

面向Mesh片上网络的快速层次化多目标映射方法

为求得片上网络(NoC)拓扑映射的近似最优解,提出一种面向MeshNoC的层次化多目标映射方法--HMMap。该方法采用分组和多目标启发式算法,自动将给定应用的IP核映射到NoC体系结构上,有效支持大规模IP核的映射,并且能够很好地权衡系统通信能耗和延迟两个关键设计指标。实验表明,HMMap相对现有方法运行时间短,所得到的拓扑映射方案在降低通信能耗和延迟方面均效果显著。随着NoC规模的增大,HMMap的优势更加明显。     

片上网络任务映射算法的可靠性优化

为了满足当前特定应用领域对片上网络可靠性的要求,在贪心启发式映射算法的基础上,通过加入基于容错机制可靠的通信开销函数约束,实现了一种具有可靠性的片上网络任务映射算法RaNMAP.结果表明,该映射算法可以有效提高片上网络系统的可靠性,有利于从更高的抽象层次对片上网络的容错设计进行指导和评估.     

基于片上网络资源节点的通信协议研究

为了克服总线架构的SoC设计方法不能有效解决片内多处理器系统的通信问题,应用NoC(片上网络)将计算机网络技术移植到芯片设计中,提出了一种适宜于片上网络资源节点通信的单向总线架构。借鉴以太网数据帧格式定义了数据传输协议,利用软核处理器MicroBlazer作为主资源节点,Flash控制器和RS232串口控制器作为从资源节点,在Xilinx FPGA开发板上验证了单向总线架构的可行性。该总线易于扩展资源节点,可实现主资源节点对两个及两个以上从资源节点的同时访问。实验证明,本设计单向总线结构简单,资源节点易于扩展,提高数据传输速率,增强系统性能。     

异步2D-Torus片上网络自适应路由算法

采用异步电路设计方法学,针对确定性路由算法在异步片上网络实现中遇到的容易阻塞和路由资源浪费等问题,提出了一种适用于2D-Torus拓扑结构的异步片上网络自适应路由算法,并搭建测试平台,对基于该算法的异步片上网络的功能和性能进行分析、验证与测试.结果表明,该算法可以满足路由自适应的要求,有效减小片上网络的路由延迟.基于该算法的异步片上网络可以满足多方向数据通信、多路数据并行通信和数据请求平等仲裁等性能要求,并且可以实现对从节点IP核的访问调用.     

Evaluation and Analysis of Packet-Length Effect on Networks-on-Chip

The network-on-chip (NoC) design methodology is an important trend for large system-on-chip designs to reduce the bandwidth and power constraints in traditional synchronous bus architectures. In the design of packet-based NoC, the packet-length plays an important role in the NoC throughput, latency, and energy consumption. The appropriate NoC packet-length was selected based on simulation and analysis of the packet-length effect on NoC for variable average data block length (ADBL) configuration parameters. A trade-off curve among throughput, latency, and energy consumption was developed and shows that the optimum packet length increases as the ADBL increases.     

基于多FPGA的片上网络模拟平台设计和实现

针对片上网络的设计和优化问题,提出了一种基于多FPGA的片上网络模拟平台结构,用于加速片上网络的功能验证和性能评估.通过层次化设计和分布式流量管理器等技术,有效地提高了系统的灵活性,加速了片上网络的设计空间搜索.实验结果表明,多FPGA模拟平台不仅相对于传统的软件仿真具有500~10 000倍的加速比,与其他片上网络模拟平台相比也具有明显的速度优势.     

可靠性感知的片上网络链路管理策略

在保证片上网络通信性能和可靠性的条件下,根据应用的通信可预测特性和容错需求,提出了可靠性感知的片上网络链路关闭策略,设计了对应的路由算法.同时,以典型的多媒体应用VOPD为例,与无链路管理配置的Mesh结构加以对比,以验证面向应用可靠性感知的片上网络链路管理策略的有效性和可行性.结果表明,所提出的可靠性感知的片上网络链路管理策略不仅可以充分发挥部分定制的优势,而且可以关闭选择的链路和对应的端口时钟,从而节省了片上网络的功耗开销,并获得30%的综合指标收益.     

一种提供高效带宽分配和低延迟的片上通信仲裁方法

提出一种“滑动带宽调整窗口”的仲裁方法,适用于片上网络的路由器、多端口的存储控制器和传统的共享总线。通过该仲裁方法,可以细粒度地设置和动态调整系统的通信带宽分配,从而使系统通信带宽分配和通信延迟维持在合理、稳定且符合系统设计要求的状态。实验表明,相比几种流行的仲裁方法,使用该仲裁方法,实际带宽分配与系统要求之间的差距减少了13％,平均通信延迟减少了37.5％,而且其硬件实现代价对于大中规模的系统芯片是完全可以接受的。     

Mapping of Irregular IP onto NoC Architecture with Optimal Energy Consumption

Network on chip (NoC) architectures have been proposed to resolve complex on-chip communication problems. An NoC-based mapping algorithm is shown in this paper. It can map irregular intellectual properties (IPs) cores onto regular tile 2-D mesh NoC architectures. The basic idea is to decompose a large IP into several dummy IPs or integrate several small IPs into one dummy IP, such that each dummy IP can fit into a single tile. It can also allocate buffer space according to the input/output degree and avoid connection congestion by adapting communication density. Experimental data indicate that using the algorithm proposed in this paper, the communication energy can be reduced about 7%.     

层次化的片上网络设计方法

半导体技术的发展以及系统芯片应用复杂度的不断增长,使得片上互连结构的吞吐量、功耗、信号完整性、延迟以及时钟同步等问题更加复杂,出现了以片上网络为核心的通信结构。由于系统芯片结构和片上通信的固有特性,从提高通信性能和降低硬件开销的角度进行层次化片上网络的设计对系统芯片的发展具有重要意义。本文提出了层次化的片上网络设计方法,根据实现工艺和应用需求,进行层次划分,产生若干个IP子集(将这个子集称为"簇"),按照簇间的通信需求进行片上网络的设计。实验表明,采用层次化的片上网络设计方法,能够有效提高系统性能,降低硬件实现的开销,同时满足一定的服务质量要求。     

层次化的片上网络设计方法

半导体技术的发展以及系统芯片应用复杂度的不断增长,使得片上互连结构的吞吐量、功耗、信号完整性、延迟以及时钟同步等问题更加复杂,出现了以片上网络为核心的通信结构.由于系统芯片结构和片上通信的固有特性,从提高通信性能和降低硬件开销的角度进行层次化片上网络的设计对系统芯片的发展具有重要意义.本文提出了层次化的片上网络设计方法,根据实现工艺和应用需求,进行层次划分,产生若干个IP子集(将这个子集称为"簇"),按照簇间的通信需求进行片上网络的设计.实验表明,采用层次化的片上网络设计方法,能够有效提高系统性能,降低硬件实现的开销,同时满足一定的服务质量要求.     

高压断路器寿命可靠性判断法

针对在非完全寿命试验条件下判别高压断路器可靠性的方法,为进一步开展相关研究提供理论依据、促进高压电器行业的发展。结合高压断路器寿命分布实例,提出了建立高压断路器寿命可靠性判别模型的基本方法,并应用极大似然函数的数学方法对其进行分析和判别。通过对断路器寿命的均值和方差进行估计,判断出高压断路器首次故障时间。所建立的可靠性判别模型、判定方法及计算结果,对研究和评价高压断路器寿命可靠性等技术参数具有一定的理论价值和实际指导意义。     

Fault-tolerant routing algorithm for network-on-chip based on dynamic XY routing

In order to ensure the reliability of network-on-chip (NoC) under faulty circumstance, a dynamic fault tolerant routing algorithm is proposed. This algorithm can implement detour routing when there are both static and dynamic permanent faults in the network. That means the packet is able to move around the faults to the destination with a non-minimum path. In addition, the multi-level congestion control mechanism gives the algorithm the ability to distribute the load over the whole network and to avoid hotspots around the faults. Simulation results demonstrate the advantage of the proposed routing algorithm in terms of average packet latency and packet loss rate compared with negative-first routing algorithm and DyAD routing algorithm in the presence of permanent faults. For the proposed algorithm, it can get much less average packet latency and lead to less than 20% packet loss rate. Biography: LI Xiaohui (1982–), male, Ph.D. candidate, research direction: SoC design Methodology, NoC design.     

基于DDR内存总线的高速网络接入技术

在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响.机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,传统的互连网络接入方法基本上基于PCI接口.本文提出了基于DDR DIMM内存总线的接入思想,采用可编程逻辑器件FPGA实现网络接口设计,通过直接读写内存方式提高并行接入带宽,并将部分通讯协议下载到网卡上以提高计算和通讯的速度.实测表明,在不包括上层协议的情况下,接口卡的数据接入带宽可达3120 Mbps,给出了基于FPGA的实现方法,并用Xilinx Virtex-Ⅱ Pro-20 FPGA进行了仿真和验证.     

基于FPGA的2D-Torus片上网络无死锁路由算法

片上网络的拓扑结构和路由算法直接影响片上网络的传输延迟和传输效率.基于2D-Torus拓扑结构,提出了一种新的片上网络无死锁路由算法.通过改变数据包在片上网络路由过程中受限制转弯的位置,保证片上网络的自适应路由条件,从而有效降低片上网络的延迟.在FPGA硬件平台上,设计并实现了基于该路由算法的2D-Torus片上网络,并对其进行测试.实验结果表明,基于该路由算法的片上网络,可以满足片上网络多方向数据通信及多路数据并行通信等性能要求.     

一种新型智能开关的研究与设计

为了提高重要负荷的用电连续性、可靠性和稳定性,提出了一种以TMS320F2812作为核心、以断路器为控制对象的智能开关的硬件和软件设计方案.该系统充分利用DSP丰富的硬件资源和强大的数据处理能力,实现了电源电压、电流监测,断路器监控,键盘和显示,RS485通讯等功能.针对风力发电系统出现的电压跌落现象,分析了利用基于有...     

一种新型单级隔离式全桥软开关boost变换器

提出了一种新型隔离式软开关全桥boost变换器,软开关电路能有效地对桥臂上的电压尖峰进行箝位,并将漏感能量传递到负载端,可以实现所有开关管的零电压关断以及辅助开关管的零电流开通,提高了效率,最后给出了仿真结果.     

基于CAN协议开发容性设备绝缘在线监测软件

为了提高变电站电气设备的安全可靠性指标，研发了容性设备绝缘介损在线监测系统。文章对该软件的结构功能、数据采集处理模块、数据库系统、通讯模块等进行了设计，给出了整个处理流程。试验结果表明，同型号设备介损测量值误差≤±0.3％，系统满足在现场应用中的要求。     

采用5G技术的低压备自投装置的投切和通信方案

为提高低压配电网的供电可靠性,降低通信成本,在低压配电网的环网单位结构基础上,采用通信环网数据传输方式和模型映射规则,并考虑同一母线备自投相互备用的投切逻辑,提出基于5G通信技术的低压备自投的投切和通信方案。方案中备自投随联络线进行配置,一条母线由两个备自投进行控制,环网架构中所有备自投需要的信息,经过模型数据映射处理好数据后通过5G发射端传入通信环网中。在接收通过5G技术传输的状态参数等数据后,低压备自投在母线失压、进线无流且同一母线的另一备自投无动作的情况下进行投切,即使在一侧备自投数据接收有误或者拒动时,该方案仍能够保证供电可靠。时延特性分析与计算表明,该方案的通信时延满足低压备自投通信要求,方案具有可行性。