52、无缓冲路由器微架构设计方法：S - Mesh片上网络研究

无缓冲路由器微架构设计方法：S - Mesh片上网络研究

1. 引言

随着多核时代的到来，传统基于总线的互连架构已成为多核通信的瓶颈。片上网络（NoC）设计范式被视为未来片上通信网络架构集成大量核心的终极解决方案。在基于NoC的系统中，核心之间通过网络和分组交换范式交换消息，消息沿着由路由器和链路构成的路径从一个核心中继到另一个核心。NoC通信网络架构的设计面临着构建高效面积、低延迟、可扩展的片上通信网络的重大挑战。

NoC是一种用于在单个硅芯片上实现的大型VLSI系统通信的新兴范式，它提出了一种片上通信的网络方法，相比传统总线系统（如ARM AMBA、Wishbone、STBus、Core Connect等）有显著改进。NoC有多种架构，如胖树（Fat - tree）、网格（Mesh）、八角形（Octagon）和蜘蛛网络（Spidergon）等，其中胖树和二维网格是最流行的拓扑结构。

一个典型的NoC芯片是资源槽的矩阵，包含通过多维网格/树网络相互连接的集成嵌入式处理器或系统。典型的NoC系统包括资源节点、路由器节点、链路、网络接口单元和路由算法。路由器节点包括路由控制器和用于解决本地路由冲突的仲裁器。当前考虑的路由算法可标记为伪动态，因为仅在路由器冲突时允许受限的动态路由。而且，路由器架构应根据不同的路由算法进行调整，这些因素增加了系统性能的不确定性，特别是网络延迟、拥塞、成本等方面的限制。

未来，NoC路由器架构应简单、低延迟、低成本，并且数据缓冲区数量应最少。本文提出了一种用于分离控制和数据传输的NoC架构的无缓冲路由器架构，该架构将路由决策从路由器中分离出来，路由器采用预连接机制连接输入和输出通道，降低了交叉矩阵设计的复杂性，满足简单、快速和少缓冲的