5、高性能片上网络路由技术解析

高性能片上网络路由技术解析

1. 片上网络路由基础

在片上网络（NoC）中，设计高效的路由机制对性能至关重要。路由策略的一个关键问题是，在无死锁和无活锁的前提下，如何提高路由适应性，以灵活高效地利用可用的路由资源。NoC的关键性能指标包括低数据包传输延迟和高吞吐量，这些要求受到底层路由算法的显著影响。

1.1 片上网络路由的特点

NoC路由算法在选择合适路径时采用多种策略：
- 确定性路由 ：始终选择每个特定源节点和目标节点对之间的预定路径。
- 自适应路由 ：根据流量条件动态选择不同路径。
- 部分自适应路由 ：在一组遵循特定路由规则的替代路径中进行选择。

此外，NoC路由算法可能被限制为仅使用最短路径（最小路由），或者为了避免拥塞或实现容错而允许选择迂回路径（非最小路由）。

不同的路由方案各有优缺点：
- 最小路径路由 ：路径长度等于源节点和目标节点之间的二维城市街区（网格）距离。使用最小路径的约束有助于保证无活锁和数据包遍历的最小跳数，简化了无死锁路由算法的设计。然而，在某些情况下，最小路由的限制可能导致性能下降和功能损失。例如，最小路由路径可能承载大量流量，导致任何必须穿越其链路的流量单元出现过长的延迟。
- 非最小路径路由 ：提供替代的低流量路由，通过避免争用提供额外的链路带宽，从而降低整体延迟。此外，非最小路由还能显著提高容错性能。但与最小路由方案相比，非最小路由方案可能需要更多的实现开销