张 颖，季鹏飞，江建慧

(同济大学 软件学院,上海 202005)

随着集成电路技术的飞速发展，芯片的集成度越来越高。如今，一个芯片已经集成了数百个内核，未来芯片的更高集成度已经成为发展趋势。随着芯片规模的日益扩大和复杂度的不断增加，总线结构的通信方式逐渐在速度、功耗、面积、数据吞吐量等方面的劣势成为限制芯片进一步发展的瓶颈[1]。

Dally等人于2001年首次提出采用分组路由方式进行IP核(intellectual property core)间通信的思想，并将这种通信方式称为片上网络(network-on-chip,NoC)[2]。NoC通信的核心思想是将计算机中的网络概念借鉴到集成电路设计之中，利用分组交换技术和路由完成IP核间的通信。凭借强大的通信能力和可扩展性，NoC已广泛应用于各种众核系统之中，如被世界公认为计算速度最快的Sunway TianHuLight超级计算机,其SW26010处理器中就使用NoC集成了约260个内核[3]。与总线通信方式相比，NoC不仅具有优秀的可扩展性和可复用性，而且在并行通信和时钟同步性能等方面远优于总线结构[4]。

在集成电路生产制造的过程中不可避免地会出现缺陷，例如掺杂不均、氧化层穿透和电迁移现象等[5]。芯片使用过程中因现场干扰、温度、电压等因素会出现物理缺陷、电路故障和系统级异常等问题[6]。在系统运行过程中，如果能够及早地检测出NoC故障并采取解决措施，就可以避免短路、开路和时序违例等故障，从而使NoC避免数据包组路由错误、丢失或损坏等失效行为。

NoC因其类似于网络的特性，本身就具备强大的容错能力。……