7、NoC可靠性的性能 - 能量权衡分析

NoC可靠性的性能 - 能量权衡分析

1. 故障建模与相关概率计算

在网络片上系统（NoC）中，需要对故障进行建模以评估系统的可靠性。首先，定义了函数 (Q(x)) 为高斯脉冲：
[Q(x)=\int_{x}^{1}\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{y^{2}}{2}}dy]
一个微片（flit）出错的概率等于微片中任意比特出错的概率。因此，微片错误率（FER）定义为：
[FER = 1-(1 - \epsilon)^{n}]
其中 (n) 是微片的长度。

为实现容错，引入了纠错码（ECC）。定义剩余错误概率（REP），它表示在应用 ECC 后仍未被检测到的错误导致系统故障的概率。设 (m) 是 ECC 能够检测或纠正的比特数，(\epsilon_{ECC}) 是比特错误概率，则 ECC 的 REP 为：
[REP_{ECC}=1 - \sum_{i = 0}^{m}\binom{n}{i}\epsilon_{ECC}^{i}(1 - \epsilon_{ECC})^{n - i}]

在 NoC 中，REP 值可用于计算系统的预期故障时间。已知时钟频率 (f)、NoC 的微片注入率 (i) 以及数据包到达目的地的平均跳数 (h)，可以计算任意 ECC 的平均故障间隔时间（MTTF）：
[MTTF=\frac{1}{f\times i\times h\times REP_{ECC}}]
需要注意的是，MTTF 值与所使用的特定 ECC 相关。

2. NoC 架构中的能量消耗

2.1 重传机制选择

所提出的硬件路由器采用