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当前,片上系统(Systems-on-Chip,SoC)已经进入多核时代,能够包含上百个IP核,包括可编程处理器、协处理器、加速器、特定于应用的IP、外围设备、内存、可重构逻辑以及模拟单元等。IRTS预测,到2020年,单一芯片上集成的处理单元(Processing Element,PE)数量将达到数千个之多。随着通信单元数量的增长,急需一种高效、可扩展、可靠的通信架构。但随着制造工艺发展到纳米领域,全局互联的通信延迟和功耗成为SoC的主要瓶颈。片上网络(Network on Chip,NoC)设计范式是基于模块化的包交换机制,能够处理许多片上通信问题,如长通信距离对性能的限制,大量PE集成到单一芯片上等。网络整体性能与网络的多种属性有关,如拓扑结构、路由算法、流控机制、交换技术等。容错路由算法对NoC的性能、可靠性、功耗、热量问题等多个方面产生重要影响。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)设计实现了无虚拟通道的3D Mesh NoC防御区域容错路由算法,简称为3D-ZDFT。在设计该容错路由算法时,首先给出了Convex Fault Cube的定义。Convex Fault Cube是在Convex Fault Block的基础上发展而来的,是一种3D Mesh网络中的故障模型。该模型根据故障节点和其附近的节点形成一个包围故障节点的凸故障体。然后在Convex Fault Cube的基础上给出了防御区域的建立方法,3D-ZDFT算法就是在防御区域的基础上提出的。3DZDFT算法能够根据防御区域提供的故障位置信息,提前改变转发方向,避免引入一些不必要的转弯。当出现故障时,本算法能够有效的保证网络的性能。理论分析证明3D-ZDFT路由算法是无死锁和无活锁的。仿真结果表明,与HamFA算法相比,3D-ZDFT拥有更好的网络性能和可靠性。(2)设计实现了基于A*算法的容错路由算法,简称为A*FT。它采用启发式的方法寻找路径,能够保证在较短的时间内找到一条较优的路径。该算法既有自适应路由算法的优点,又具有确定性路由算法的优点。当网络相对稳定时,网络路径是不变的,此时并不启动寻路算法,而是使用之前已经选择好的路径。当网络出现故障,或者某处流量带宽达到一定阈值,将启动寻路算法,后续经过此处发送信息的节点都将执行寻路算法,寻找新的路径。即实现了容错,又能起到很好的均衡流量的作用。仿真结果表明,与HamFA算法相比,A*FT算法的网络性能和可靠性更好。