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NoC中相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计
被引量:
2
1
作者
欧阳一鸣
王悄
+2 位作者
梁华国
易茂祥
汪秀敏
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第6期1135-1146,共12页
集成电路的不断发展使得片上系统遇到了不可逾越的瓶颈问题,片上网络因其具有良好的可扩展性、较高的通信效率和可靠性等优势成为了一种新型的互连架构,被研究者们广泛研究.路由器是片上网络中的关键部件,主要负责数据包的存储转发,影...
集成电路的不断发展使得片上系统遇到了不可逾越的瓶颈问题,片上网络因其具有良好的可扩展性、较高的通信效率和可靠性等优势成为了一种新型的互连架构,被研究者们广泛研究.路由器是片上网络中的关键部件,主要负责数据包的存储转发,影响着网络的整体性能,故对路由器的容错设计显得尤为重要.而路由器中缓冲区所占的面积较大,且常见的缓冲区容错方案都可能会产生头阻塞问题,因此需要设计一种容错路由器架构,既可以解决头阻塞问题,又能实现缓冲区容错.该文提出一种相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计,可以有效地容忍虚通道故障,在网络拥塞时能最大程度的保证缓冲区的利用率,且在路由器内部虚通道均故障时依旧可以保证整个网络的连通性.在基准VOQ路由器的基础上,该文通过增加多个多路选择器和数据分配器来实现相邻虚通道的共享,增加旁路总线来保证即使输入端口内部虚通道均故障,路由器依旧可用.当数据包所要发往的虚通道故障或者拥塞时,通过借用相邻虚通道或旁路来实现数据包的存储转发,达到了容错的目的,提升网络性能.同时,该文设计了一种基于双向队列的FIFO控制器,通过两套读写指针实现对借用虚通道数据包和非借用虚通道数据包的读写操作.双向队列的设计,保证了数据包在输出时依旧持有VOQ特性,这是绝大多数的缓冲区容错方案所没有的.实验结果表明,在无故障发生时,该文方案较VOQ路由器和multiple VOQ路由器而言平均延时有所降低,吞吐率有所提高;在故障发生时,该文方案的相邻VC因为可以借用,故较VOQ路由器和multiple VOQ路由器,平均延时分别降低了32.3%和23.3%,吞吐率也有所提高.该文方案没有增加额外的FIFO开销,硬件开销上因为双向队列和BIST检测模块的设计较参考文献方案有所增加,但是相对于其达到的性能而言,这种硬件开销的略微增加是可以接受的.在网络出现虚通道故障或拥塞时,该文方案的设计维持了VOQ特性不变,保证了整个网络的连通性,达到了较高的可靠性,系统整体性能较优.
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关键词
片上网络
容错路由器
VOQ
虚
通道
共享
双向队列
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职称材料
基于虚通道故障粒度划分的3D NoC容错路由器设计
被引量:
8
2
作者
欧阳一鸣
张一栋
+2 位作者
梁华国
黄正峰
常郝
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2014年第9期1993-2002,共10页
深亚微米工艺下,路由器受制于制造缺陷及运行时的脆弱性,易发生虚通道(virtual channel,VC)永久性故障,从而引起通信故障,影响系统功能和性能.为了能够有效地容忍虚通道故障、保证系统性能及充分利用可用资源,将虚通道故障类型细分为粗...
深亚微米工艺下,路由器受制于制造缺陷及运行时的脆弱性,易发生虚通道(virtual channel,VC)永久性故障,从而引起通信故障,影响系统功能和性能.为了能够有效地容忍虚通道故障、保证系统性能及充分利用可用资源,将虚通道故障类型细分为粗粒度故障和细粒度故障,提出SVS(single VC sharing)路由器架构,通过将路由器端口两两分组,组内端口间实现单虚通道共享.当发生虚通道粗粒度故障时,使用组内相邻端口共享虚通道容错.当发生细粒度故障时,根据Slot State Table信息配置虚通道读/写指针的值,从而跳过故障Buffer槽实现容错.在无粗粒度故障情况下,共享虚通道还可用于负载平衡及容忍路由计算模块故障.实验结果表明:较其他已有的虚通道路由器,SVS路由器在3种不同的故障情况下均较大地降低了延时,提高了吞吐量.这表明SVS路由器可有效提高系统可靠性,保证了系统性能,充分利用了可用资源.
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关键词
虚
通道故障
粗粒度故障
细粒度故障
虚
通道
共享
可靠性
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职称材料
基于多重分割结构上的矩阵分割算法
3
作者
陈军
李晓梅
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
1999年第2期31-33,共3页
文章在虚共享存储并行系统上建立了矩阵分割的多重结构,提出了一个基于此结构上的矩阵分割算法,能有效避免多处理机间的访存冲突问题,并基本实现分配的负载平衡。文章中所建立的这种多重结构,通用性较强,如用于矩阵乘和矩阵求逆操...
文章在虚共享存储并行系统上建立了矩阵分割的多重结构,提出了一个基于此结构上的矩阵分割算法,能有效避免多处理机间的访存冲突问题,并基本实现分配的负载平衡。文章中所建立的这种多重结构,通用性较强,如用于矩阵乘和矩阵求逆操作。另外还给出了能嵌入矩阵操作之前的程序流程图,并给出了实验数据。
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关键词
虚共享
存储
矩阵分割
负载平衡
算法
计算机
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职称材料
集群系统存储管理硬件支撑的接口研究
4
作者
方卫红
胡曙
+1 位作者
李向忠
聂志农
《后勤工程学院学报》
2003年第2期25-28,共4页
回顾了集群系统的研究现状,从硬件和软件的角度对集群系统的系统结构作了简要的分析,提出了在集群环境下实现全局编址的方案,并且描述了集群系统存储管理中采用硬件支撑的接口,通过该接口,构造了一个虚共事系统的实例,以此说明接...
回顾了集群系统的研究现状,从硬件和软件的角度对集群系统的系统结构作了简要的分析,提出了在集群环境下实现全局编址的方案,并且描述了集群系统存储管理中采用硬件支撑的接口,通过该接口,构造了一个虚共事系统的实例,以此说明接口的完备性,为后继研究作理论上的准备。
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关键词
集群系统
硬件支撑
接口
虚共享
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职称材料
实时图文系统关键技术的设计
5
作者
阮俊波
金惠华
《铁路计算机应用》
2003年第7期7-9,共3页
以消防火灾自动报警监控管理系统中的实时图文监视系统为例,探讨Windows系统下实时监控软件的设计和开发关键技术。实践证明,采用这些方法可以灵活方便的实现各种工业任务的实时监控。
关键词
实时图文监视系统
WINDOWS
系统结构
任务强度划分
缓冲平衡策略
智能缓冲区调度机制
虚
队列
共享
消防报警监控系统
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职称材料
题名
NoC中相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计
被引量:
2
1
作者
欧阳一鸣
王悄
梁华国
易茂祥
汪秀敏
机构
合肥工业大学计算机与信息学院
合肥工业大学电子科学与应用物理学院
出处
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第6期1135-1146,共12页
基金
国家自然科学基金(61474036
61371025
+1 种基金
61274036)
安徽省自然科学基金(1508085MF117)资助
文摘
集成电路的不断发展使得片上系统遇到了不可逾越的瓶颈问题,片上网络因其具有良好的可扩展性、较高的通信效率和可靠性等优势成为了一种新型的互连架构,被研究者们广泛研究.路由器是片上网络中的关键部件,主要负责数据包的存储转发,影响着网络的整体性能,故对路由器的容错设计显得尤为重要.而路由器中缓冲区所占的面积较大,且常见的缓冲区容错方案都可能会产生头阻塞问题,因此需要设计一种容错路由器架构,既可以解决头阻塞问题,又能实现缓冲区容错.该文提出一种相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计,可以有效地容忍虚通道故障,在网络拥塞时能最大程度的保证缓冲区的利用率,且在路由器内部虚通道均故障时依旧可以保证整个网络的连通性.在基准VOQ路由器的基础上,该文通过增加多个多路选择器和数据分配器来实现相邻虚通道的共享,增加旁路总线来保证即使输入端口内部虚通道均故障,路由器依旧可用.当数据包所要发往的虚通道故障或者拥塞时,通过借用相邻虚通道或旁路来实现数据包的存储转发,达到了容错的目的,提升网络性能.同时,该文设计了一种基于双向队列的FIFO控制器,通过两套读写指针实现对借用虚通道数据包和非借用虚通道数据包的读写操作.双向队列的设计,保证了数据包在输出时依旧持有VOQ特性,这是绝大多数的缓冲区容错方案所没有的.实验结果表明,在无故障发生时,该文方案较VOQ路由器和multiple VOQ路由器而言平均延时有所降低,吞吐率有所提高;在故障发生时,该文方案的相邻VC因为可以借用,故较VOQ路由器和multiple VOQ路由器,平均延时分别降低了32.3%和23.3%,吞吐率也有所提高.该文方案没有增加额外的FIFO开销,硬件开销上因为双向队列和BIST检测模块的设计较参考文献方案有所增加,但是相对于其达到的性能而言,这种硬件开销的略微增加是可以接受的.在网络出现虚通道故障或拥塞时,该文方案的设计维持了VOQ特性不变,保证了整个网络的连通性,达到了较高的可靠性,系统整体性能较优.
关键词
片上网络
容错路由器
VOQ
虚
通道
共享
双向队列
Keywords
Network-on-Chip
fault-tolerant router
virtual output queue
virtual channel sharing
double-ended queue
分类号
TP302 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
基于虚通道故障粒度划分的3D NoC容错路由器设计
被引量:
8
2
作者
欧阳一鸣
张一栋
梁华国
黄正峰
常郝
机构
合肥工业大学计算机与信息学院
合肥工业大学电子科学与应用物理学院
出处
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2014年第9期1993-2002,共10页
基金
国家自然科学基金项目(61274036
61106038)
+1 种基金
安徽高校省级自然科学研究重点项目(KJ2010A269)
安徽省科技攻关项目(11010202190)
文摘
深亚微米工艺下,路由器受制于制造缺陷及运行时的脆弱性,易发生虚通道(virtual channel,VC)永久性故障,从而引起通信故障,影响系统功能和性能.为了能够有效地容忍虚通道故障、保证系统性能及充分利用可用资源,将虚通道故障类型细分为粗粒度故障和细粒度故障,提出SVS(single VC sharing)路由器架构,通过将路由器端口两两分组,组内端口间实现单虚通道共享.当发生虚通道粗粒度故障时,使用组内相邻端口共享虚通道容错.当发生细粒度故障时,根据Slot State Table信息配置虚通道读/写指针的值,从而跳过故障Buffer槽实现容错.在无粗粒度故障情况下,共享虚通道还可用于负载平衡及容忍路由计算模块故障.实验结果表明:较其他已有的虚通道路由器,SVS路由器在3种不同的故障情况下均较大地降低了延时,提高了吞吐量.这表明SVS路由器可有效提高系统可靠性,保证了系统性能,充分利用了可用资源.
关键词
虚
通道故障
粗粒度故障
细粒度故障
虚
通道
共享
可靠性
Keywords
virtual channel faults
coarse-grained faults
fine-grained faults
shared virtual channel
reliability
分类号
TP302.8 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
基于多重分割结构上的矩阵分割算法
3
作者
陈军
李晓梅
机构
长沙国防科大六研
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
1999年第2期31-33,共3页
文摘
文章在虚共享存储并行系统上建立了矩阵分割的多重结构,提出了一个基于此结构上的矩阵分割算法,能有效避免多处理机间的访存冲突问题,并基本实现分配的负载平衡。文章中所建立的这种多重结构,通用性较强,如用于矩阵乘和矩阵求逆操作。另外还给出了能嵌入矩阵操作之前的程序流程图,并给出了实验数据。
关键词
虚共享
存储
矩阵分割
负载平衡
算法
计算机
Keywords
virtual shared memory ,matrix partitioning,access conflicts ,load balance
分类号
TP301.6 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
集群系统存储管理硬件支撑的接口研究
4
作者
方卫红
胡曙
李向忠
聂志农
机构
后勤工程学院后勤自动化工程系
出处
《后勤工程学院学报》
2003年第2期25-28,共4页
文摘
回顾了集群系统的研究现状,从硬件和软件的角度对集群系统的系统结构作了简要的分析,提出了在集群环境下实现全局编址的方案,并且描述了集群系统存储管理中采用硬件支撑的接口,通过该接口,构造了一个虚共事系统的实例,以此说明接口的完备性,为后继研究作理论上的准备。
关键词
集群系统
硬件支撑
接口
虚共享
分类号
TP303 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
实时图文系统关键技术的设计
5
作者
阮俊波
金惠华
机构
北京航空航天大学计算机学院
出处
《铁路计算机应用》
2003年第7期7-9,共3页
文摘
以消防火灾自动报警监控管理系统中的实时图文监视系统为例,探讨Windows系统下实时监控软件的设计和开发关键技术。实践证明,采用这些方法可以灵活方便的实现各种工业任务的实时监控。
关键词
实时图文监视系统
WINDOWS
系统结构
任务强度划分
缓冲平衡策略
智能缓冲区调度机制
虚
队列
共享
消防报警监控系统
Keywords
real-time
multitask
monitoring
data sharing
分类号
TP277 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
X924.4 [环境科学与工程—安全科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
NoC中相邻虚通道循环共享的VOQ容错路由器设计
欧阳一鸣
王悄
梁华国
易茂祥
汪秀敏
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
2
下载PDF
职称材料
2
基于虚通道故障粒度划分的3D NoC容错路由器设计
欧阳一鸣
张一栋
梁华国
黄正峰
常郝
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2014
8
下载PDF
职称材料
3
基于多重分割结构上的矩阵分割算法
陈军
李晓梅
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
1999
0
下载PDF
职称材料
4
集群系统存储管理硬件支撑的接口研究
方卫红
胡曙
李向忠
聂志农
《后勤工程学院学报》
2003
0
下载PDF
职称材料
5
实时图文系统关键技术的设计
阮俊波
金惠华
《铁路计算机应用》
2003
0
下载PDF
职称材料
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