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随着集成电路制造工艺的不断发展,集成在芯片上晶体管的数量也随之增多,已超过几十亿晶体管的规模,因此芯片上可以集成越来越多的IP核。随着芯片中IP核数量的增多,基于总线结构的片上系统(System-on-Chip, SoC)将面临以下问题:可扩展性问题、不能真正实行并行通信而引起的通信效率问题、由于全局同步而引起的功耗和面积等问题,这些都是片上系统无法逾越的障碍。因此,为了解决传统的SoC所面临的问题,片上网络(Network-on-Chip, NoC)作为一种全新的互联结构被提出来。片上网络不仅从通信架构上解决了传统SoC所固有的问题,还采用了全局异步局部同步(Globally Asynchronous Locally Synchronous, GALS)的通信机制,使得NoC成为面向纳米工艺的新型体系结构。本文重点介绍了2D-Mesh结构NoC通信架构的基本知识,并在此架构上分别提出了一种可重构的容错路由方法和一种提高NoC可靠性的方法。论文的工作主要包括以下几个方面:(1)介绍了NoC产生的背景、NoC研究的关键问题和国内外研究现状;此外,还介绍了2D-Mesh结构NoC以及交换技术、路由算法和故障路由器的容错技术等相关内容。(2)针对2D-Mesh结构NoC通信过程中出现的路由器故障,提出了一种基于重构的片上网络容错路由方法。在NoC通信过程中,出现的故障路由节点将影响整个系统的正常通信。因此,通过为NoC中的路由器设置一个状态寄存器,用来标识相邻节点的安全状态。在NoC通信时,根据此标识提供的状态信息,数据在路由时绕过故障节点正确的到达目的节点,从而保证NoC的正常通信。实验结果表明,该容错方法在容忍路由器故障和保证NoC正常通信的情况下,获得了较低的数据延迟。(3)根据2D-Mesh结构NoC的通信特点,针对路由节点路障所造成与其连接的IP核通信无效的问题,提出了一种新的提高片上网络通信可靠性的方法。在NoC系统中,路由器故障不仅造成此路由器丧失路由功能,还影响与其相连IP核的通信。根据通信任务矩阵,IP核选择邻居节点并与之建立链路,在本地路由节点出现故障的情况下,根据路由状况选择最佳冗余路由器进行通信。实验结果表明,该方法在提高NoC可靠性的同时获得了较低的数据延迟。