53、片上网络TDM虚拟电路性能建模与分析

片上网络TDM虚拟电路性能建模与分析

1. 背景与问题提出

随着现代亚微米技术的发展，单芯片上的门数量和核心数量不断增加，如今单芯片上集成数十亿个门和超过一百个核心已成为可能。传统基于总线的片上系统架构由于线延迟问题，已无法满足多核系统的需求。片上网络（NoC）作为一种新型范式应运而生，它提供了更好的片上通信架构，有望解决可扩展性问题。

然而，由于共享链路和缓冲区的竞争，片上网络的性能具有不确定性。为了克服这种不确定性，人们提出了各种方法来实现服务质量（QoS），时分复用（TDM）虚拟电路（VC）就是其中之一。TDM VC是一种面向连接的通信服务，多个VC数据包流依次共享缓冲区和链路带宽。时间域被划分为时间槽，每个槽可以向网络发送固定数量的数据包，每个VC都有自己专用的时间槽来使用共享资源。

确定TDM VC的最坏情况端到端延迟和缓冲区需求是一个重要问题，原因如下：
- 端到端延迟对于实现QoS（如视频流或电话服务）至关重要。
- 缓冲区需求是设计NoC实现时的一个重要参数。
- 有了能够确定最坏情况端到端延迟和缓冲区需求的方法，研究人员无需进行仿真就能对NoC系统进行高级评估。

2. 相关工作

• 网络微积分 ：是一种用于分析计算机网络性能保证的理论框架，其基础在于二面体的数学理论，特别是最小加二面体。它为缓冲区和延迟的确定提供了分析数学方法。
• 延迟率服务器 ：是一种用于分析流量调度算法的通用模型。延迟率调度器的行为由两个参数决定：延迟T和分配速率R。它可用于推导服务器网络中的端到端延迟和缓冲区需