胡春雷，畢佳佳，方 杰

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院,安徽 合肥 230009;2.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院,安徽 合肥 230011)

隨著芯片制造工藝進(jìn)入深亞米時(shí)代，芯片上晶體管的集成度急劇增加，單個(gè)芯片上可集成幾十個(gè)甚至上百個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)(Intelligent Property，IP)核，基于傳統(tǒng)總線通信架構(gòu)的片上系統(tǒng)(System-on-Chip，SoC)將面臨全局時(shí)鐘同步困難、通信效率、可擴(kuò)展性等問題，從而IP核之間的通信問題成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)[1]。為了解決以上問題，片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip，NoC)作為一種全新的IP核互連架構(gòu)被提了出來[2]。NoC因具有更小的功耗開銷、良好的擴(kuò)展性和更高的通信吞吐量，被用于解決復(fù)雜SoC的核間通信問題。

隨著單平面NoC和2D NoC中IP核數(shù)量的增加，NoC和2D NoC出現(xiàn)了物理連線過長(zhǎng)和信號(hào)延遲等問題。而三維集成電路制造工藝的出現(xiàn)，極大地縮短了IP核間的通信鏈路長(zhǎng)度。將二維片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與三維集成電路工藝有效結(jié)合而產(chǎn)生的三維片上網(wǎng)絡(luò)(Three Dimension Network-on-Chip，3D NoC)，以其優(yōu)良的通信性能、良好的可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是納米工藝下最有前途的多核SoC通信架構(gòu)[3-4]。

3D NoC結(jié)構(gòu)如圖1所示，由IP核、路由器、水平鏈路、垂直鏈路、資源網(wǎng)絡(luò)接口(Resource Network Interface，RNI)5部分組成。3D NoC是在2D NoC基礎(chǔ)上進(jìn)行垂直方向的擴(kuò)展，這種通信架構(gòu)大大減小了IP核間的平均跳數(shù)，有效提高了片內(nèi)通信的效率。

圖1 3D NoC結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The structure diagram of 3D NoC

在三維芯片制造工藝中，通常使用硅通孔(Through-Silicon-Via，TSV)技術(shù)進(jìn)行層間互連，即將多個(gè)晶片在垂直方向堆疊，有效地縮短IP核間的連線長(zhǎng)度，在減少通信時(shí)延的同時(shí)還可以大大降低通信功耗，很好地滿足多核SoC系統(tǒng)對(duì)通信效率的要求。但是隨著芯片特征尺寸的不斷縮小，集成電路密度的急劇增加以及層間互聯(lián)技術(shù)TSV的引入，芯片的可靠性受到一定的影響[5-6]。一方面，受芯片制造工藝水平的限制，芯片在生產(chǎn)過程中將存在更多缺陷；另一方面，芯片在使用過程中，可能受電子遷移、電路老化、電介質(zhì)擊穿等的影響，導(dǎo)致芯片出現(xiàn)故障。

除了納米工藝下芯片所固有的可靠性問題，3D NoC還存在自身特有的可靠性問題：(1)受芯片制造工藝水平的限制，在TSV制造過程中產(chǎn)生的空隙、位移、表面氧化以及TSV綁定襯墊偏離標(biāo)定位置等所引起的未對(duì)準(zhǔn)問題都將帶來隨機(jī)開放性故障，從而導(dǎo)致用于芯片層間互連的TSV存在良品率不高的問題；(2)隨著芯片綁定層數(shù)以及TSV數(shù)目的不斷增加，芯片綁定的成品率將急劇下降[7-8]；(3)三維芯片所固有的散熱問題將加劇芯片出現(xiàn)瞬時(shí)故障和永久故障[8]。

3D NoC通信架構(gòu)主要由資源網(wǎng)絡(luò)接口、路由器、水平鏈路、垂直鏈路4部分組成，負(fù)責(zé)芯片中眾多IP核之間的數(shù)據(jù)通信。3D NoC通信架構(gòu)出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響片內(nèi)核間的通信性能，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。3D NoC通信架構(gòu)的容錯(cuò)成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[7]針對(duì)復(fù)雜3D NoC中自適應(yīng)路由算法存在容錯(cuò)機(jī)制不完善與性能較差的問題，提出了一種轉(zhuǎn)向均衡的容錯(cuò)路由算法。該算法將XY、XZ和YZ分為奇偶平面，在行與列上設(shè)定不同的禁止轉(zhuǎn)向；設(shè)計(jì)更為均衡的轉(zhuǎn)向模型，并根據(jù)內(nèi)部鏈路故障分類設(shè)計(jì)故障模型；最后設(shè)計(jì)了全平面一跳預(yù)先感知策略的容錯(cuò)路由算法，提高了網(wǎng)絡(luò)的通信性能與容錯(cuò)能力。針對(duì)3D NoC垂直鏈路故障，文獻(xiàn)[9]提出了垂直鏈路容錯(cuò)方案。針對(duì)鏈路中部分TSV硬件故障導(dǎo)致整個(gè)鏈路不可用的問題，利用歐米伽網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障鏈路中的無故障TSV進(jìn)行重構(gòu)配置，將故障鏈路數(shù)據(jù)進(jìn)行分片傳輸。此方法雖然能夠在垂直鏈路出現(xiàn)部分TSV硬件故障情況下仍然可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但數(shù)據(jù)傳輸效率明顯降低。文獻(xiàn)[10]針對(duì)3D NoC中路由器的交叉開關(guān)和輸入端口故障，提出了一種容錯(cuò)型路由器。通過對(duì)傳統(tǒng)3D NoC路由器進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，增加旁路總線實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉開關(guān)的容錯(cuò)；增加冗余輸入端口實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入端口的容錯(cuò)。在輸入端口沒故障的情況下，還可以充分利用冗余端口解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。文獻(xiàn)[11]利用3D NoC路徑多樣性的特點(diǎn)，提出了一種擁塞感知的容錯(cuò)路由算法。該算法能夠指導(dǎo)數(shù)據(jù)包繞過故障節(jié)點(diǎn)或在故障TSV時(shí)能夠根據(jù)擁塞情況選擇合適的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即容錯(cuò)的同時(shí)還能保持能效較優(yōu)。

綜合上述相關(guān)文獻(xiàn)，可知針對(duì)3D NoC通信架構(gòu)容錯(cuò)研究，主要分為兩個(gè)方面：一是對(duì)通信架構(gòu)中的垂直鏈路、水平鏈路、路由器等重要組件采用冗余設(shè)計(jì)或者旁路設(shè)計(jì)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，使得這些組件出現(xiàn)故障時(shí)，能夠利用冗余部件或者旁路機(jī)制來屏蔽故障點(diǎn)，從而保證數(shù)據(jù)包的正常傳輸；二是設(shè)計(jì)相應(yīng)的容錯(cuò)路由算法，當(dāng)采用一定的容錯(cuò)檢查機(jī)制檢測(cè)到3D NoC通信架構(gòu)中的組件(如路由器、垂直鏈路、水平鏈路等)出現(xiàn)故障時(shí)，指導(dǎo)數(shù)據(jù)包繞過故障節(jié)點(diǎn)或故障鏈路，從而進(jìn)行容錯(cuò)。

以上容錯(cuò)機(jī)制只考慮路由器出現(xiàn)故障時(shí)，讓原本通過該路由器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包靈活地改變路徑，從而繞過故障路由器進(jìn)行有效傳輸，忽略了與故障路由器相連的IP核，導(dǎo)致這種IP核成為無法與外界通信的孤立的IP核。針對(duì)這一情況，本文提出了基于雙端口RNI的3D NoC通信架構(gòu)設(shè)計(jì)，即將每一個(gè)IP核都與Y維上相鄰的兩個(gè)路由器連接，當(dāng)兩個(gè)路由器都可用的情況下，可以根據(jù)源、目的節(jié)點(diǎn)的位置選擇較短的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在IP核通信任務(wù)繁重時(shí)，可以在與之相連的兩個(gè)路由器間進(jìn)行通信流量的負(fù)載均衡；當(dāng)只有一個(gè)路由器可用時(shí)，仍然可以通過它保持與其他IP核的有效通信。

2 基于雙端口RNI的三維片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)

2.1 雙端口RNI的3D NoC通信架構(gòu)介紹

為了便于路由器和IP核的定位，采用三維直角坐標(biāo)系來表示。基于雙端口RNI的3D NoC三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中路由器的右上角采用三元組(x，y，z)標(biāo)注它在坐標(biāo)系中的地址，其中x、y、z分別代表該路由器在三維坐標(biāo)系中X、Y、Z維的坐標(biāo)值，如地址(1，2，3)代表該路由器在X、Y、Z維上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值分別為1、2、3，即表示處于第3層上X坐標(biāo)為1、Y坐標(biāo)為2的路由器。

圖2 基于雙端口RNI的3D NoC結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The 3D NoC structure based on dual port RNI

在每一個(gè)二維Mesh結(jié)構(gòu)的平面上，采用雙端口RNI來完成IP核與路由器的連接。使用傳統(tǒng)RNI和使用雙端口RNI進(jìn)行IP核與路由器互聯(lián)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3左邊為基于傳統(tǒng)RNI的IP核與路由器的連接，每個(gè)IP核通過RNI連接到一個(gè)路由器上；右邊為基于雙端口RNI的IP核與路由器的連接，每個(gè)IP核通過雙端口RNI分別連接至Y維上相鄰的兩個(gè)路由器上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IP核的加固。

圖3 傳統(tǒng)RNI與雙端口RNI IP核與路由器連接圖Fig.3 The traditional RNI and dual port RNI connection diagram between IP core and router

2.2 雙端口RNI的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)RNI接口只有一對(duì)輸入輸出接口，主要由輸入接口、輸出接口、輸入緩存、輸出緩存、編碼器、解碼器、發(fā)送控制邏輯和接收控制邏輯等模塊組成。本文設(shè)計(jì)的雙端口RNI是在傳統(tǒng)RNI基礎(chǔ)上添加了一對(duì)輸入輸出端口，增加了輸入/輸出端口仲裁控制、數(shù)據(jù)分配器、多路選擇器和相應(yīng)的控制邏輯單元，如圖4所示。圖4中的數(shù)據(jù)分配器用于輸出端口的選擇；多路選擇器用于輸入端口的選擇；輸出端口仲裁控制邏輯能夠根據(jù)目的IP核的位置及所連接的2個(gè)路由器的故障狀態(tài)完成數(shù)據(jù)包輸出端口的選擇。為了提高與IP核通信的效率，還增加輸入緩存和輸出緩存的旁路機(jī)制設(shè)計(jì)。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)不擁塞時(shí)，IP核產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過輸出緩存旁路機(jī)制跳過輸出緩存直接進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)微片的編碼，加快了數(shù)據(jù)注入通信網(wǎng)絡(luò)的速度；當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，借助輸出緩存對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊(duì)暫存，指導(dǎo)數(shù)據(jù)微片依序注入網(wǎng)絡(luò)。

2.3 數(shù)據(jù)報(bào)文的格式

本文采用普遍使用的蟲孔路由機(jī)制，一個(gè)數(shù)據(jù)包被分成3種類型的微片，分別是頭微片、數(shù)據(jù)微片和尾微片。數(shù)據(jù)包格式如圖5所示，使用2位用作微片類型標(biāo)志，分別以01代表頭微片、00代表數(shù)據(jù)微片、10代表尾微片。頭微片中帶有地址信息，用于數(shù)據(jù)包的路由，其目的地址、備用地址和源地址各占9位，每個(gè)地址的9位中均含有X維坐標(biāo)值3位、Y維坐標(biāo)值3位和Z維坐標(biāo)值3位，用于定位路由器的位置。頭微片中目的地址和備用地址用于指明目標(biāo)IP核所連接的2個(gè)路由器的地址，源地址用于指明數(shù)據(jù)包從哪個(gè)路由器發(fā)出。頭微片中的IP核標(biāo)志位字段用于指明路由器上的哪個(gè)IP核，該字段占3位，前2位分別用于指明目的IP核在目的地址和備用目的地址路由器上的位置，最后一位用于指明源IP核在源地址路由器上的位置。假設(shè)源地址為(x，y，z)，當(dāng)源地址對(duì)應(yīng)的IP核標(biāo)志位值為“0”時(shí)，代表IP核處于路由器(x，y，z)和路由器(x，y-1，z)之間；

圖4 雙端口RNI結(jié)構(gòu)圖Fig.4 The structure diagram of dual port RNI

圖5 數(shù)據(jù)包格式Fig.5 The data packet format

如果為“1”，則代表IP核處于路由器(x，y，z)和路由器(x，y+1，z)之間。

2.4 雙端口RNI的工作過程

當(dāng)采用內(nèi)建自測(cè)試方法測(cè)試到路由器出現(xiàn)硬件故障時(shí)，路由器通過狀態(tài)信號(hào)線將故障狀態(tài)信息發(fā)送給雙端口RNI；雙端口RNI的輸出仲裁邏輯會(huì)根據(jù)故障信息和目的IP核的位置對(duì)輸出端口進(jìn)行選擇，而與通信雙方IP核所處的平面(Z平面)沒有關(guān)系。

現(xiàn)以同一平面上2個(gè)IP核的通信過程來介紹雙端口RNI的工作過程。假設(shè)源IP核連接的2個(gè)路由器地址分別為R1(x1，y1，z1)和R2(x1，y1+1，z1)，目標(biāo)IP核連接的2個(gè)路由器地址分別為R3(x2，y2，z1)和R4(x2，y2+1，z1)，如果源IP核所連接的2個(gè)路由器中有一個(gè)出現(xiàn)故障，則選擇無故障的路由器發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)源IP核所連接的2個(gè)路由器都無故障，此時(shí)如果y1=y2，則根據(jù)R1、R2的通信繁忙程度選擇當(dāng)前通信任務(wù)量小的路由器作為發(fā)送路由器，從目標(biāo)IP核所連接的兩個(gè)路由器中選擇與發(fā)送路由器y坐標(biāo)值相同的路由器作為接收路由器，另外一個(gè)路由器作為備用路由器；如果y2>y1時(shí)，如圖6a所示，源IP核對(duì)應(yīng)的RNI會(huì)通過上端口選擇R2來發(fā)送數(shù)據(jù)包，并且選擇R3作為此次通信中目的IP核的接收路由器，R4作為備用目的路由器，同時(shí)在數(shù)據(jù)包頭微片中將IP核標(biāo)志位設(shè)置為“100”，其中第一位“1”代表目標(biāo)IP核處于目標(biāo)地址對(duì)應(yīng)路由器的上方，第二位“0”表示目標(biāo)IP核處于備用目標(biāo)地址對(duì)應(yīng)路由器的下方，第三位“0”表示源IP核處于源地址對(duì)應(yīng)路由器的下方；如果y2

3 實(shí)驗(yàn)分析

為了評(píng)估本文提出的基于雙端口RNI 3D NoC(簡(jiǎn)稱DPRNI 3D NoC)的通信架構(gòu)的實(shí)施效果，分別對(duì)DPRNI 3D NoC和傳統(tǒng)3D Mesh NoC兩種通信架構(gòu)進(jìn)行可靠性分析和通信性能的模擬。系統(tǒng)可靠性和性能的提升必然要犧牲額外硬件開銷，為此，對(duì)DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)的硬件開銷情況進(jìn)行了分析。

a IP1發(fā)送數(shù)據(jù)包至IP12 b IP9發(fā)送數(shù)據(jù)包至IP4圖6 發(fā)送數(shù)據(jù)的IP核與接收數(shù)據(jù)的IP核的2種不同的位置關(guān)系Fig.6 Two different positional relationships between the IP core transmitting data and the IP core receiving data

3.1 可靠性分析

路由器的可靠性可以定義為該路由器能夠正常工作的概率，通常由路由器的錯(cuò)誤率決定，可以用R來表示。單位時(shí)間內(nèi)路由器發(fā)生故障的次數(shù)稱為路由器的錯(cuò)誤率，用λ表示。路由器的錯(cuò)誤率與可靠性服從公式(1)所示的負(fù)指數(shù)分布[12]。

R=e-λt

(1)

式中：R為路由器的可靠性；λ為路由器的錯(cuò)誤率，次/a；t代表路由器的工作時(shí)間，a。

在傳統(tǒng)的3D Mesh NoC通信架構(gòu)中，每個(gè)路由器連接一個(gè)IP核，IP核正常通信的可靠性取決于所連接路由器的可靠性。在DPRNI 3D NoC中，每個(gè)IP核都連接至2個(gè)路由器，只有當(dāng)所連接的2個(gè)路由器同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)該IP核才無法正常通信。因此這種通信架構(gòu)中單個(gè)IP核的可靠性RD可以使用公式(2)計(jì)算得出。

RD=1-(1-R)2

(2)

上述兩個(gè)公式可以分別對(duì)傳統(tǒng)3D Mesh NoC和DPRNI 3D NoC中IP核的通信可靠性進(jìn)行量化，然后再進(jìn)一步地對(duì)2種架構(gòu)的系統(tǒng)通信可靠性進(jìn)行評(píng)估。

假設(shè)傳統(tǒng)3D Mesh NoC 與DPRNI 3D NoC中IP核的數(shù)目都為n×n×n，3D NoC系統(tǒng)的通信可靠性則是n3個(gè)IP核都正常通信的可能性。3D NoC系統(tǒng)的通信可靠性Rs可以通過公式(3)計(jì)算得出。

Rs=RDn×n×n

(3)

分別對(duì)3×3×3、4×4×3、4×4×4結(jié)構(gòu)的3D Mesh NoC及具有相同IP核數(shù)目的DPRNI 3D NoC進(jìn)行系統(tǒng)可靠性計(jì)算。參照文獻(xiàn)[13]，將錯(cuò)誤率λ設(shè)為0.003 15次/a，2種架構(gòu)在27核、48核、64核的情況下系統(tǒng)通信可靠性如圖7所示。

圖7 不同核數(shù)的3D Mesh與DPRNI 3D NoC的系統(tǒng)可靠性比較Fig.7 System reliability comparison between 3D mesh and DPRNI 3D NoC with different cores

由圖7可以看出，3×3×3、4×4×3、4×4×4的3D Mesh NoC在第1年使用時(shí)的系統(tǒng)可靠性分別為0.92、0.87、0.83；工作到第10年時(shí)，它們的系統(tǒng)通信可靠性分別降低至0.43、0.22、0.13。顯然，傳統(tǒng)的3D Mesh NoC系統(tǒng)的整體通信可靠性不僅隨著IP核數(shù)目的增加而降低，而且還會(huì)隨著芯片工作年限的不斷增加而急劇下降。與此形成鮮明對(duì)比的是，3×3×3、4×4×3、4×4×4的DPRNI 3D NoC在第1年使用時(shí)的系統(tǒng)可靠性分別為0.97、0.95、0.94；工作到第10年時(shí)，它們的系統(tǒng)通信可靠性保持不變，仍然是0.97、0.95、0.94。顯然，本文提出的DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)具有更好的通信可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 容錯(cuò)性能分析

容錯(cuò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有故障率、數(shù)據(jù)包時(shí)延和平均時(shí)延3個(gè)指標(biāo)。其中故障率是指故障鏈路與故障路由器數(shù)目占所有路由器和鏈路總數(shù)的百分比；數(shù)據(jù)包時(shí)延是指一個(gè)數(shù)據(jù)包從它的首部進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)開始，到該數(shù)據(jù)包的尾部離開網(wǎng)絡(luò)所使用的時(shí)間；平均時(shí)延是指網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)包的時(shí)延平均值，是衡量網(wǎng)絡(luò)通信傳輸性能的重要指標(biāo)。

使用Booksim 2.0模擬器對(duì)4×4×4的3D Mesh NoC和DPRNI 3D NoC的容錯(cuò)性能進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模擬時(shí)，這2種通信架構(gòu)的通信方式均采用均勻隨機(jī)模式，路由算法都是動(dòng)態(tài)自適應(yīng)容錯(cuò)路由算法，數(shù)據(jù)包注入率均為0.06，2種架構(gòu)經(jīng)模擬試驗(yàn)得到數(shù)據(jù)包平均時(shí)延隨故障率的變化情況，如圖8所示。

從圖8可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的3D Mesh NoC通信架構(gòu)相比，本文提出的DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)在不同故障率下都具有較低的數(shù)據(jù)包通信時(shí)延；隨著故障率的不斷增加，這種優(yōu)勢(shì)更加明顯。DPRNI 3D NoC架構(gòu)中每個(gè)IP核都連接了2個(gè)路由器，在故障率較低的情況下，可以充分利用路徑的豐富性，有效縮短IP核間的通信路徑長(zhǎng)度，具有較低的數(shù)據(jù)包平均時(shí)延；隨著故障率的增加，傳統(tǒng)3D Mesh NoC架構(gòu)中故障路由器所連接的IP核會(huì)存在丟包現(xiàn)象，而本文提出的DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)可以有效避免這種情況的發(fā)生。因此，本文提出的DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)，其數(shù)據(jù)包的平均時(shí)延要優(yōu)越于傳統(tǒng)的3D Mesh NoC架構(gòu)。

圖8 不同故障率下數(shù)據(jù)包平均時(shí)延比較Fig.8 Comparison of average packet delay under different failure rates

3.3 硬件開銷分析

與傳統(tǒng)的3D Mesh NoC架構(gòu)相比，本文提出的DPRNI 3D NoC架構(gòu)在每一個(gè)平面增加了一行路由器，即相對(duì)于3×3×3、4×4×3、4×4×4的3D Mesh NoC，與之具有相同IP核數(shù)量和布局的DPRNI 3D NoC架構(gòu)分別多用了9、12、16個(gè)冗余路由器。通過計(jì)算冗余路由器占對(duì)應(yīng)的3D Mesh架構(gòu)中路由器總數(shù)的比率可以衡量DPRNI 3D NoC架構(gòu)的硬件開銷，如表1所示。

表1 不同規(guī)模DPRNI 3D NoC 冗余路由器的開銷比Table 1 The overhead ratio of redundant routers base DPRNI 3D NoC of different sizes

由表1可知：與傳統(tǒng)的3D Mesh架構(gòu)相比，27核、28核、64核的DPRNI 3D NoC硬件開銷分別為33%、25%、25%；隨著n值的不斷增大(網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大)，在n×n×n的3D NoC中，冗余路由器數(shù)目占與之對(duì)應(yīng)的3D Mesh NoC中路由器總數(shù)的比率不斷下降((1/n)×100%)。因此，隨著3D NoC系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為提高片上系統(tǒng)IP核通信可靠性而為之增加的硬件開銷將不斷下降。

4 總結(jié)

針對(duì)3D NoC通信架構(gòu)中IP核連接單個(gè)路由器可能存在的單點(diǎn)故障問題，設(shè)計(jì)了一種雙端口的資源網(wǎng)絡(luò)接口，即在傳統(tǒng)的3D Mesh結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將IP核通過雙端口RNI分別連接在Y維上相鄰的2個(gè)路由器上，從而得到一種新的3D NoC通信架構(gòu)——DPRNI 3D NoC。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的3D Mesh NoC通信架構(gòu)相比，DPRNI 3D NoC通信架構(gòu)具有更好的通信性能和較好的可靠性；而且為了提高這種可靠性和通信性能而花費(fèi)的硬件開銷也在可以接受的范圍內(nèi)，并且隨著DPRNI 3D NoC規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種開銷占比越來越小。