基本介紹
- 中文名：過熱點
- 外文名：hot spot
- 分類：冶金
片上網路通信中過熱點的弱化方法,大通信量router 上弱化過熱點,NoC中減少過熱點的出現,NoC中通信過熱點問題及容錯路由方法,
片上網路通信中過熱點的弱化方法
提出一種能夠弱化片上網路通信過程中過熱點的方法。過熱點會導致通信延時和router的功耗增大，在NoC中需要儘可能的減少過熱點的出現。通過增加通信量較大的IP核所連線的router數目和設計新的通信路由算法減少過熱點的發生。在4×4Mesh結構上仿真了所提出的方案，統計了數據傳輸延時和單個router的最大交換次數。實驗結果表明，這種方法能夠有效的減小數據傳輸延時和片上router的平均功耗，並且能夠有效的降低NoC中過熱點出現的可能性。
大通信量router 上弱化過熱點
在NoC中，核與核之間通信時，通信量較大的IP核所連線的router可能會成為NoC中的過熱點。為了避免過熱點的發生，可以在通信量較大的IP核上添加多個router，減少單個router的通信量，從而減少過熱點。
將addr_s中的router地址設定為源router地址，addr_d中的地址設定為目的router地址，可以將數據通過源router傳送到目的router，然後通過目的router進入IP核。通過這種方法，將傳統的mesh結構下的通信量較大的核所對應的單個router的工作量分配到多個router上，可以有效的減少該IP核所連線的router產生過熱點的可能，預防擁塞的問題，減小數據的傳輸延時，提高網路的性能。
NoC中減少過熱點的出現
減小NoC中過熱點形成的方法和傳統Mesh結構下XY路由算法的時延比較結果，可以看出隨著數據注入速率的增大，減小NoC中過熱點形成的方法比2D-Mesh結構下的XY路由算法的時延要小。可見減小NoC中過熱點形成的方法可以降低網路的延遲，在一定程度上減少過熱點的發生。在NoC的通信中，若router的功耗過大，該router就可能形成過熱點。而router的平均功耗和單位時間內數據包交換數成正比。為了衡量router的最大平均功耗，採用的是比較NoC中router單位時間內交換的最大數據包個數。
通過比較，在相同數據注入速率下，減小NoC中過熱點形成的方法與傳統的Mesh結構下的XY路由算法相比在router單位時間內交換的最大數據包個數上要少，那么在相同的注入速率下，router所消耗的最大功耗，前者比後者要小。通過分析可以看出，減小NoC中過熱點形成的方法確實可以有效的減小NoC中過熱點的發生。
NoC中通信過熱點問題及容錯路由方法
深入分析2D-Mesh NoC的通信特點，提出了一種新的片上網路通信中過熱點的弱化方案。該方案分別通過調節通信量較大的IP核所連的路由器的通信量和通信時儘量平衡整個網路的流量，從而達到弱化過熱點的目的。
在NoC的通信過程中，某些路由器被頻繁的作為數據傳輸路徑上的節點，造成該路由器通信任務過大，形成過熱點。自適應路由算法可以為數據選擇不同的傳輸路徑，因此可以改善該類過熱點。提出了一種自適應維序路由，將路由器中四個傳輸方向的轉發率作為變換傳輸維的條件，並且該算法在路由時保持了最短路徑的。下面給出轉發率的定義：
定義：轉發率是指該方向上已經轉發出去的數據包個數與該路由器上所有轉發出去的數據包總數的比值，即：轉發率=該方向的轉發數據包數目除以該路由器上的轉發數據包數目。
所提出的自適應維序路由的主要思想是：若數據轉發在同行（或者同列）進行，則只能沿該行（或者該列）傳輸。否則，數據依照最短傳輸路徑的原則在水平方向和垂直方向轉發：首先檢查水平方向的轉發率，若大於一定的值x (x為經驗值，實驗中x取值為0.5)，則從水平方向和垂直方向中轉發率較小的方向傳輸數據，否則直接從水平方向傳輸。該路由算法通過將數據傳輸任務儘可能的分散到網路的所有路由器中，使得網路的擁塞程度減小，同時能夠防止網路中部分路由器承擔的通信任務遠大於其它路由器。
採用了2D-Mesh的拓撲結構，因此每個路由器有四個通信連線埠和一個本地通信連線埠。四個通信連線埠分別為：North、East，South，West。設（cx，cy）為當前路由器地址，（dx，dy）為目的路由器地址，rx=dx-cx，ry=dy-cy。
在NoC中最常用的算法是XY路由算法和O-E路由算法。XY路由算法是一種維序算法。該算法實現比較簡單，在NoC研究中被廣泛採用。但其缺點也很明顯，路徑比較單一，易造成擁塞。O-E路由算法是一種自適應的路由算法，在數據的路由過程中路由的路徑是不確定的，這樣它就能夠根據網路的擁塞狀況選擇路由的路徑，有效的避免網路出現擁塞。
路由算法與 XY 路由算法和O-E 路由算法的比較。橫軸是數據注入率，縱軸是數據端到端平均延時。實驗是在4X42D-Mesh結構下進行的，數據傳輸採用的是轉置模式，即（i，j）節點的數據傳送給（4-i-1，4-j-1）。
由平均端到端延時比較可見，隨著數據注入速率的增長，提出的路由算法的延時最小。因此所採用的路由算法比XY路由算法和O-E路由算法的傳輸時延短，通信的速度快。
