【摘 要】
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随着集成电路制造工艺的不断进步,芯片上能够集成越来越多的核心,传统平面金属互联的片上网络（Network on chip,No C）中的数据包平均传输路径不断增长,出现了高延迟和高功耗等问题。无线片上网络（Wireless Network on Chip,WiNoC）由于采用了成熟的无线技术,具有缩短网络直径的特性,受到国内外研究者的广泛关注。然而,引入无线路由器会导致网络中流量聚集从而出现比传统
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随着集成电路制造工艺的不断进步,芯片上能够集成越来越多的核心,传统平面金属互联的片上网络（Network on chip,No C）中的数据包平均传输路径不断增长,出现了高延迟和高功耗等问题。无线片上网络（Wireless Network on Chip,WiNoC）由于采用了成熟的无线技术,具有缩短网络直径的特性,受到国内外研究者的广泛关注。然而,引入无线路由器会导致网络中流量聚集从而出现比传统片上网络更严重的拥塞、热点等问题,另外在低流量状态时,路由器的空闲时间显著,静态功耗占据总功耗绝大比重,这对网络的通信效率及能效都造成了影响。因此,本文针对无线片上网络中的拥塞问题和功耗问题进行了深入的研究。论文的主要工作如下:1)针对WiNoC中无线节点拥塞以及网络内的流量不均衡问题,本文提出了基于Edge-first算法的全局流量平衡机制（Global Traffic Balance,GTB）:首先优化了划分有线无线数据包的机制,减少了无线节点处的拥塞;其次根据无线路由器（Wireless Router,WR）的拥塞情况,提出Edge-first路由算法平衡子网内的流量;最后在全局网络中提出了全局子网拥塞感知（Global Subnet Congestion Aware,GSCA）判断机制,利用令牌传递各子网的拥塞信息,使得长距离数据包优先从低拥塞子网通过,平衡了全局网络的流量。实验表明,本文方案在可接受的硬件开销、功耗开销下,保证较低的网络延迟和较高的网络吞吐率,并且大幅地平衡了网络中的流量负载。2)针对WiNoC中低流量状态下的功耗问题,本文提出了高能效、可重构的路由器架构设计（Reconfigurable and Energy-efficient Router,REE）:首先为路由器设定旁路链接并制定偏转规则,当路由器满足功率门控条件准备进入睡眠状态时,仍能保持在网络中的连接性、并降低了数据包在遇到睡眠路由器的偏转率;其次引入了可复用的预测器,能够高效地预测空闲时间以及更合理地唤醒睡眠中的路由器;在无线接口（Wireless Interface,WI）发送端加入细粒度功率门控,能够通过利用令牌信息有效的节省WI的静态功耗。实验表明,本文的方案对延迟和吞吐量的影响可以忽略不计,但能耗节省方面表现显著。
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