目前，關(guān)于片上網(wǎng)絡(luò)路由器的研究主要集中于有緩沖路由器。虛通道路由器中的緩沖器用于緩存網(wǎng)絡(luò)中由于競爭而暫時不能轉(zhuǎn)發(fā)的包，當兩個包競爭同一條輸出鏈路時，一個包被傳輸而另一個包則被緩存在緩沖器中。雖然緩沖器能夠有效改善網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率，但是，有緩沖路由器也存在以下三個方面的局限性：

（1）緩沖器消耗大量的能耗。該能耗不僅包括讀/寫訪問緩沖時的動態(tài)能耗，還包括緩沖未被使用時仍存在的靜態(tài)能耗。此外，隨著工藝尺寸的縮放，漏流功耗已成為芯片功耗的重要組成部分。因此，大量緩沖器的存在將會使得路由器的靜態(tài)漏流功耗顯著增加。

（2）增加了路由器的設(shè)計復雜度。首先，需要設(shè)計包進出緩沖的實現(xiàn)邏輯；其次，需要提供復雜的流控機制管理緩沖；第三，由于緩沖的存在可能會在不同路由器之間出現(xiàn)循環(huán)等待而造成死鎖，因此需要設(shè)計復雜的死鎖避免策略。

（3）緩沖器占據(jù)較大的芯片面積。例如：即使每個路由器包含僅有16項的一個緩沖，每一項存儲64字節(jié)數(shù)據(jù)，一個包含64節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)也需要64KB的緩沖容量。由于片上存儲資源緊張，增加路由器中的緩沖，勢必與處理單元的片上Cache競爭有限的存儲資源。

國內(nèi)最大的物聯(lián)卡交易平臺：物聯(lián)卡之家（m.namesmade.com）指出，在物聯(lián)卡路由器中，除了流水線寄存器外，沒有額外的緩沖，路由器接收到包后立即將其轉(zhuǎn)發(fā)到下一個路由器。在出現(xiàn)競爭的情況下，路由器要么將包丟棄、要么采用偏轉(zhuǎn)路由將包偏離最短路徑路由。與有緩沖路由器相比，物聯(lián)卡路由器具有如下優(yōu)勢：

（1）面積小、功耗低。由于物聯(lián)卡路由器中不存在大量的緩沖器，因此可以在很大程度上降低路由器的硬件實現(xiàn)開銷。同時，如前所述，路由器功耗的大部分是由緩沖器所消耗，消除大量的緩沖器可以降低功耗從而減少片上網(wǎng)絡(luò)在整個芯片中的功耗預算。物聯(lián)卡路由器的相關(guān)研究表明，消除緩沖器可以降低約40%的能耗。

（2）不需要流控機制，簡化設(shè)計。在虛通道路由器中，由于虛通道的容量有限并且為所有包共享，因此需要在發(fā)送和接收路由器之間采用流控機制來進行虛通道資源的分配。常用的流控機制有基于信用的流控、基于握手信號的流控等。流控機制的引人增加了路由器的設(shè)計復雜度和硬件開銷。在物聯(lián)卡路由器中，包在相鄰路由器之間的發(fā)送和接收不需要采用流控機制同步，大大簡化了路由器的設(shè)計。

（3）無死鎖特性。物聯(lián)卡路由器通常采用偏轉(zhuǎn)路由算法，偏轉(zhuǎn)路由算法的一個重要特性就是天然不存在死鎖。在采用蟲孔交換或虛切通交換的路由器中，均需要緩沖器緩存由于競爭而暫時不能轉(zhuǎn)發(fā)的包。由于包在緩沖中的等待而會出現(xiàn)包請求的資源被其他包所占有，而該包又占有其他包請求的資源的循環(huán)等待情況而發(fā)生死鎖，必須設(shè)計相應的死鎖避免機制。在偏轉(zhuǎn)路由算法中，包不需要在路由器中等待，路由器接收到包后立即進行轉(zhuǎn)發(fā)而無論轉(zhuǎn)發(fā)的端口是否指向最短路徑，因此不存在死鎖情況，簡化了路由器的設(shè)計。

基于以上三個方面的分析，研究物聯(lián)卡路由器對于降低片上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計復雜度、減少面積和功耗開銷具有極為重要的實際意義。