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HiNOC网络MAC协议研究
摘要
NOC(NetworkonChip,芯片级网络)是由于多处理器集成电路系统的快速发展，为解决芯片内通讯瓶颈和网络传输问题而提出一种新型的芯片级网络。其中，MAC协议作为NOC中比较重要的协议之一，扮演着关键的角色。本论文主要围绕NOC网络MAC协议这一主题展开探讨，首先介绍了NOC网络的概念以及其发展历程，接着详细地介绍了NOC网络中常用的MAC协议，包括DMA、路由器、交换机、集线器等，并分析了它们的优缺点。最后，本文从性能和功耗等方面进行了NOC网络MAC协议的总结和展望。
关键词：NOC网络；MAC协议；DMA；路由器；交换机；集线器。
1.引言
近年来，随着多核处理器的迅速发展，尤其是集成电路技术的不断突破，芯片内部集成了越来越多的处理器和功能模块，例如显卡、音频、网络等等，这就导致了芯片内通信成为了系统性能的主要瓶颈，影响着芯片的整体性能。NOC(NetworkonChip,芯片级网络)作为芯片级通讯技术的最新研究成果，已经成为了一些大型、复杂多核处理器系统中通信的标准方案，旨在解决芯片内部通信瓶颈问题。
在NOC网络中，MAC协议始终扮演着关键的角色，因为MAC协议可以提供不同的路由选择策略，控制网络中不同网络节点的数据传输和路由选择等。因此，在本论文中，我们将主要围绕NOC网络MAC协议这一主题展开探讨，重点介绍NOC网络中常用的MAC协议，包括DMA、路由器、交换机、集线器等，并分析其优缺点。
2.NOC网络简介
NOC是一种新型的芯片级网络，它是指在芯片级别上实现互联的集成电路(IC)或片上系统(SoC)。与传统的互联方式相比，NOC旨在为大规模复杂芯片集成提供一个高效的、灵活的、可扩展的通信机制，并实现集成电路中各个模块间的高速通讯。NOC是一种多核芯片的基础，能够提高芯片的性能和功耗效率，同时还能减少芯片成本和面积。NOC的结构可以看做是一个多层次、多结构的网络，其中，各层之间可以是不同类型的网络拓扑结构，如芯片内公共总线、点对点直接连接网络、分层网络等。
3.NOC网络MAC协议
MAC协议是指在网络传输过程中，控制数据访问的一种协议。在NOC网络中，MAC协议起到了至关重要的作用。下面，我们将介绍NOC网络中常用的MAC协议，包括DMA、路由器、交换机、集线器等，并分析其优缺点。
3.1DMA
DMA(直接存储访问)是指一种芯片级的通信技术，其基本特点是能够通过芯片内部数据存储器直接传输数据，无需经过CPU的介入。DMA协议是NOC网络中最常见的一种MAC协议，主要用于数据传输区域内的数据交换。DMA协议在NOC网络中的优点是可以显著降低NOC网络的复杂性，从而提高NOC网络的性能和效率。然而，由于DMA协议缺少数据检查和校验的机制，可能会引起数据安全性问题。
3.2路由器
路由器是在NOC网络中的一种核心组件，主要作用是实现节点之间的数据互联。路由器是一种高效的NOC网络MAC协议，它能够实现数据包转发和路由选择等功能，并且具有高度的灵活性和可重构性。不过，与DMA协议相比，路由器协议的硬件开销更高，且在网络设计和优化时需要进行更为复杂的算法研究。
3.3交换机
交换机是一种高速、多端口、专用网络设备，通常用于不同设备之间的数据转发。在NOC网络中，交换机协议主要用于解决芯片网络中的网络瓶颈问题，可以使用汇聚技术将多个输入端口的数据聚合在一起，然后输出到其他端口。交换机协议的优点是具有高带宽、低时延等优势，但是它的硬件设计也更加复杂。
3.4集线器
集线器是一种通信设备，一般用于LAN网络中，主要作用是将多个计算机连接在一起。在NOC网络中，集线器协议主要用于网络中各个节点的连接和传输。它的优点是可以实现输入/输出端口集中管理，同时通过电缆连接，使得不同节点之间的通信距离得以缩短。但是集线器协议的时延较大，比较适合交换小数据包的场合，不适用于大数据量的传输。
4.总结与展望
NOC网络是一种新型的芯片级网络，在未来的发展趋势中，NOC网络会愈加广泛地应用于多核处理器、片上系统等领域。在NOC网络中，MAC协议作为关键的通信协议，扮演着至关重要的作用。本文介绍了NOC网络中常用的MAC协议，包括DMA、路由器、交换机、集线器等，探讨了它们的优缺点，并就NOC网络MAC协议的性能、功耗等方面进行了分析。未来，随着NOC网络技术的不断发展，有必要进一步深化对NOC网络的理解，同时加强对MAC协议的研究，以进一步推进NOC网络的发展。