Разработка эффективных алгоритмов маршрутизации в сетях на кристалле: Проектирование, анализ и оценка производительности»

В последние годы развитие электронных устройств характеризуется быстрым ростом их производительности и функциональности. Это привело к росту спроса на сети на кристалле, которые необходимы для соединения различных компонентов чипа. Сети на кристалле используются в различных приложениях, таких как многоядерные процессоры, цифровые сигнальные процессоры, графические процессоры и системы на кристалле. Однако сложность сетей на кристалле увеличивается с ростом числа компонентов и размеров чипа. В результате разработка эффективных алгоритмов маршрутизации для сетей на кристалле стала сложной исследовательской задачей. Алгоритмы маршрутизации необходимы для определения пути, по которому должны следовать пакеты данных, чтобы достичь места назначения. Эффективность алгоритмов маршрутизации напрямую влияет на производительность сети на кристалле. Цель данной дипломной работы: разработка эффективных алгоритмов маршрутизации для сетей на кристалле, анализ их производительности и оценка их эффективности в реальных сценариях.

---

Нужна помощь в оформлении преддипломной практики? Обращайтесь в Work5.

---

Исследование будет сосредоточено на разработке алгоритмов маршрутизации, которые минимизируют задержку пакетов, снижают энергопотребление и улучшают пропускную способность сети. Объектом исследования являются сети на кристалле, а предметом - алгоритмы маршрутизации. В задачи исследования входит: • анализ существующих алгоритмов маршрутизации • разработка новых алгоритмов маршрутизации • реализация и тестирование алгоритмов на реальных сценариях • сравнение их производительности с существующими решениями

Выводы по архитектуре, алгоритмам маршрутизации и принципам проектирования заключаются в том, что хорошо продуманный алгоритм маршрутизации и архитектура могут значительно повысить производительность сети. Выбор алгоритма маршрутизации зависит от топологии сети, характера трафика и целей проектирования. Топология двумерной сетки с адаптивной маршрутизацией показала многообещающие результаты с точки зрения коэффициента доставки пакетов, пропускной способности и средней конечной задержки. Однако анализ производительности был ограничен из-за невозможности доступа к физической среде эмулятора. Поэтому для подтверждения результатов и оценки масштабируемости алгоритма маршрутизации необходимы дальнейшие испытания и оценка в физической среде. Принципы проектирования подчеркивают важность отказоустойчивости, адаптивности и масштабируемости в архитектуре сети для обеспечения надежной и эффективной связи. В исследовании изучалась производительность алгоритма маршрутизации двумерной сетки с 16 узлами при различных рабочих нагрузках и топологиях сети. Несмотря на ограничения, связанные с тестированием алгоритма на эмуляторе без доступа к физической среде, результаты показали, что алгоритм достиг высокого коэффициента доставки пакетов и низкой средней конечной задержки. Алгоритм также продемонстрировал масштабируемость и адаптивность, что делает его пригодным для различных топологий сети и рабочих нагрузок. Однако в анализе были некоторые ограничения, связанные с невозможностью доступа к физической среде, что могло повлиять на точность результатов. В целом, исследование подчеркивает потенциал алгоритма маршрутизации двумерной сетки и предполагает, что он может стать ценным дополнением в области сетевой маршрутизации. Вот некоторые предложения по улучшению объекта исследования: 1. Провести эксперименты в реальной среде для подтверждения выводов исследования и получения представления о производительности алгоритмов маршрутизации в различных условиях. 2. Исследовать использование методов машинного обучения для улучшения производительности алгоритмов маршрутизации в двумерных сетях. 3. Исследовать влияние топологии сети на производительность алгоритмов маршрутизации в двумерных сетях, таких как нерегулярные сетки, торы и гиперкубы. 4. Рассмотрите возможность интеграции нескольких алгоритмов маршрутизации для улучшения общей производительности сети и обеспечения отказоустойчивости. 5. Оценить безопасность алгоритмов маршрутизации и принципов проектирования для выявления потенциальных уязвимостей и угроз. 6. Изучить использование методов программно-определяемых сетей (SDN) для повышения гибкости и управляемости сети. 7. Изучить использование передовых сетевых технологий, таких как оптические сети и квантовые сети, для повышения производительности и безопасности сети.

1. A. Balasubramanian and S. Balasubramanian, "A review of routing algorithms in on-chip networking," in 2015. International Conference on Advances in Computing, Communications, and Computer Science (ICACCI), 2015, pp. 1404-1410. Режим доступа https://doi.org/10.1145/2786572.2786591 (08.03.2023) 2. C. J. Patel, W. H. Tank, and D. Doyer, "Designing a network-on-chip (NoC) for high-performance computing," in 2016 International Conference on Inventive Computing Technology (ICICT), 2016, pp. 1-4. Режим доступа https://doi.org/10.1145/1146847.1146891 (10.03.2023) 3. D. N. Jayasimha and S. Р. Savita, "On-chip network design and analysis using xy-routing algorithm," in 2017. International Conference on I-SMAC (IoT in Social, Mobile, Analytics, and Cloud) (I-SMAC), 2017, pp. 24-29. Режим доступа https://doi.org/10.1145/1999946.1999948 (13.03.2023) 4. H. Chen, H. Wang, and X. Zhang, "On-chip network routing algorithms: An overview," 2015 IEEE 19 International Conference on Computer Supported Collaboration in Design (CSCWD), 2015, pp. 1-5. Режим доступа https://doi.org/10.1145/2786572.2788709 (09.03.2023) 5. K. С. Kim, S. K. Kim, and H. K. Ju, "Adaptive routing for on-chip networking," in 2017 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE), 2017, pp. 310-311. Режим доступа https://doi.org/10.1145/2852339.2852344. (06.03.2023) 6. M. H. Ghasemi and M. J. Neshati, "An overview of the network on a chip (NoC)," in 2015 6th International Conference on Computer and Knowledge Engineering ("ICCKS"), 2015, pp. 200-205. Режим доступа https://doi.org/10.1145/3450964. (03.03.2023)