低延迟路由器中高效开关分配机制的实现与评测

开关分配位于片上网络路由器流水线的关键路径上,对路由器以至整个片上网络的性能都会产生很大影响.已有的开关分配方法主要针对标准流水线路由器进行分析改进,缺乏对低延迟路由器中基于时间序列的开关分配方法的研究.本文首次在低延迟路由器上实现了基于时间序列的开关分配机制,并针对分配过程中优先矩阵的构造特点进行了优化改进.仿真实验结果表明在低延迟路由器中采用基于时间序列的开关分配策略可以使片上网络的性能得到很大提升.     

基于纵向优先多播路由算法的片上网络路由器设计

设计了一种支持多播通信技术的简单片上路由器,采用“纵向优先”的多播路由算法和虫孔交换技术,实现同时向指定区域内多个节点发送数据的功能。通过仿真验证了算法有效可用,在节约网络资源、提高系统工作效率方面,具有实用性。     

基于三维Mesh片上网络的双链路互连架构

片上网络(network on chip,NoC)作为一种全新的片上互连通信架构,面积受限,却具有丰富的线资源。而且,三维片上网络的层间互连线很短,同时提供了在第三维度上的互连扩展性。根据这些特性,该文提出了一种基于三维Mesh片上网络的双链路互连架构。在垂直方向上,该架构采用双链路互连,使其通信带宽加倍;而且,跨层连接的垂直链路降低了消息传输的路由跳数。这些都带来网络平均延时的降低和最大吞吐量的提高,却仅仅增加一些控制逻辑电路。仿真结果验证了理论分析。与传统的单链路架构相比,该架构以较小的面积开销换取了较大的性能提高。     

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。     

面向片上网络延迟优化的直通路径预构机制

针对维序路由模式下报文传输时表现出的空间局部性,提出了一种适用于报文直向通信优化传输的直通路径预构(SFRP)路由器结构.通过在路由器内部输入端口N,S,E,W分别静态地预构一条连接其直向通信输出端口的开关直通路径,结合适当的重用以及中断机制,以期实现后续的报文在满足匹配条件的情况下可直接利用开关直通路径进行报文的传输,进而旁通开关分配流水站,降低报文传输延迟.合成通信负载下的模拟结果表明,SFRP路由器在报文注入率饱和前较BASE, BASE_LR, BASE_LR_SPC和PSEUDO_CIRCUIT等四种路由器结构均可获得非常明显的性能提升,其性能提升最大可达到59%, 46%, 25.6%和9.5%.真实应用负载下的模拟结果表明,SFRP路由器与PSEUDO_CIRCUIT路由器的平均延迟相当,但较其他几种路由器结构可分别获得57%, 45%和21%的性能提升.     

扩展二维网格片上互连性能分析

为了解决Mesh网格在某些情况下不能满足片上网络互连需要的问题,将Mesh网格扩展到三角形和六边形网格,在分析不同结构静态特性并揭示不同结构的内在联系的基础上,基于全局均匀随机通信模型,通过改变网络规模和变换通信强度,分析了不同结构网络的动态特性,最后用链接数表示通信成本,使用该文提出的网络单位成本延迟负载能力这一技术指标,对不同互连结构的综合性能进行了对比,并指出了它们分别适用的场合。实验结果表明,在大规模超大规模片上多处理器中直接单独使用任何形式的二维网格互连均不能取得很好的性能。     

一种测定波片相位延迟角的简便方法

介绍了一种利用两个线偏器测定波片相位延迟角的简便方法,并利用岛津分光光度计对已知1／4波片进行了测量。实验证明,此方法具有测量精度高,操作简单等优点,极适合在实验中运用。     

低开销的片上网络无关容错路由策略

现有容错路由技术大多依赖重路由的解决方案,通过绕行方式避开故障区域,导致故障周围出现流量拥塞;无关路由算法尽管降低了路由开销,但其容错能力有限。针对存在故障节点或故障链路的片上网络,在网络资源受限的情况下,提出了一种不需要提前构建绕行路径的无虚通道低开销无关容错路由策略(OFTR)。当检测到当前节点与目标节点对之间无故障时,采用FTOE-APA规则路由数据包,实现了路径选择的多样性;当检测到节点或链路故障时,根据源节点、当前节点以及目的节点的相对位置关系动态修改输出端口的优先级,使数据包可以通过最短路径转发,最大限度地减少重路由。OFTR路由策略通过改进的奇偶转向规则和动态改变输出端口的优先级既避免了网络死锁,又降低了数据包进入故障周围的概率。仿真结果表明：OFTR路由策略降低了网络平均延迟,节约了网络开销,与其它确定性容错路由算法相比,饱和吞吐率平均提高了8%以上。     

一种新型片上网络及其受限组播路由算法设计

从降低节点度、减少网络链路数和缩短网络直径的角度出发,提出一种用于片上核间互连的新型互连网络——基三分层互连网络（THIN）,该网络具有明显的层次性、对称性和可扩展性．深入研究了THIN的静态特性,并与2-D Mesh和Hypercube进行对比,结果表明：在网络规模不大时,THIN更适于用来构建片上核间的通信网络．THIN中节点采用一种支持分组的编码方案,基于该方案,设计了一种基于树的受限组播路由算法（TRMA）,该算法设计简单、路由效率高并易于硬件实现．仿真结果表明：TRMA比基于单播的多播路由算法具有更小的网络延迟和更少的网络流量．     

片上网络虚拟通道技术研究

TDMVC是一种面向连接的通信服务,其中两个或多个连接轮流分享使用专用时间间隙的缓冲器和链路带宽。本文提出了一种基于逻辑网络（LN）时隙分配方法的多状态虚拟电路（VC）设置。该方法能够根据网络中实时传输情况配置数据的传输通道,使得片上网络（NoC）的数据传输能够更有效率,系统资源利用率更高。     

基于非对称交叉开关的高阶路由器设计

对非对称交叉开关的吞吐率进行了理论分析和模拟测试,得出非对称交叉开关中排头兵效应的影响非常弱,几乎可以忽略.在此基础上,提出了一种基于非对称交叉开关的高阶路由器交换结构,即层次式非对称交叉开关结构设计方法,同时,给出了该交换结构的瓦片化微结构.结果表明,该结构可以获得很高的吞吐率.     

Semi-polling based interrupt mitigation for high performance packet processing

0Introduction Althoughlocalareanetworkspeedshaveincreased from10Mb/sto100Mb/soreven1Gb/s,therehave beenonlyminorchangestothedeviceprogramminginter faceexportedbynetworkinterfacecards(NICs).Thein creasedavailabilityofhigh speedlocalareanetworkshas shiftedthebottleneckinlocal areacommunicationfrom thelimitedbandwidthofnetworkfabricstothesoftware pathtraversedbymessagesatthesendingandreceiving ends[1].Manyprocessingoverheadslimitthepeakcom municationbandwidthandcausehighend to endmessage latenc…     

路由器的原理功能和发展方向

在网络互联设备中，路由器是使用最广的一种网络互联设备，是数据通信的重要互联设备。介绍了路由器的原理、基本功能和发展方向。     

多核处理器核间互连的新型互连网络

提出了一种用于片上核间互连的新型互连网络--基三分层互连网络. 该网络具有明显的层次性和对称性以及良好的扩展性. 与2-D Mesh相比,在网络规模不大时,基三分层互连网络更适用于构建片上核间的通信网络. 仿真结果表明,该网络具有较低的平均通信延迟和较高的平均吞吐率.     

基于路由器的网络技术

介绍了路由器的基本概念和分类,在此基础上,重点对Ipv6技术、提高路由器吞吐量的技术、可编程ASIC技术、VPN技术、QoS技术、MPLS技术、多播技术、网管技术等八种与路由器相关的新技术进行了介绍与分析,对这些技术的发展作了概括和总结。     

网络路由器的安全设置

在IP网络中,路由是发现、比较和选择到达任何目的IP地址的路径的过程。实现路由功能的路由器（Router）是因特网上关键的设备之一。对路由器设置是保障路由器自身的安全乃至因特网稳定运行的基础。     

一种用于USB 2.0的新型片上通信数据通道结构

提出了一种改进的用于片上集成的USB2.0控制器的数据通道结构,运行时将有限的数据缓冲资源动态分配和实时回收,在增加少量RAM的前提下,显著改善了数据通道的吞吐量.该设计成功地应用于家庭网关SoC平台中,测试结果表明,该结构与具有同样大小缓冲区的现有数据通道相比,吞吐量平均提高63%,对RAM资源的利用率平均达到95%以上.