影響片上網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著半導體工藝的進步以及SoC(Systemon Chip)技術(shù)的不斷完善，單個芯片上集成的晶體管已達到數(shù)十億，這意味著集成的IP核數(shù)目將達到上萬個。傳統(tǒng)的SoC技術(shù)，IP核之間是以共享總線方式進行通信的，這種模式已遇瓶頸，出現(xiàn)了包括像性能、功耗、延時以及可靠性等方面的問題；另外，多處理器SoC的出現(xiàn)，使得總線結(jié)構(gòu)在可擴展性、通信效率及功耗等方面的問題更為突出。面對總線架構(gòu)出現(xiàn)的上述問題，人們將計算機網(wǎng)絡(luò)通信的思想移植到芯片設(shè)計上來，提

2、出片上網(wǎng)絡(luò)(Networkon Chip，NoC)的概念。NoC是基于包(packet)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通信，并利用全局異步局部同步(Globally Asynchronous Locally Synchronous，GALS)機制完成IP核之間的高速通信。NoC是更大規(guī)模、更高層次的片上系統(tǒng)，是片上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是未來芯片設(shè)計的主方向。
　　 本文首先介紹了課題的研究背景和當前國內(nèi)外的研究動態(tài)；接著對片上網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)要點做了分析，包

3、括拓撲結(jié)構(gòu)、交換技術(shù)、路由算法、流量控制和通訊協(xié)議等。
　　 本文主要對拓撲結(jié)構(gòu)和路由算法做了深入研究和設(shè)計。首先提出一種層次化緊密全互連的拓撲結(jié)構(gòu)(Generalized Hierarchical Completely Connected networks，GHCC)，該結(jié)構(gòu)具有良好的擴展性、統(tǒng)一性等特點，通過仿真驗證得出：該結(jié)構(gòu)性能上與其余常用拓撲結(jié)構(gòu)相媲美，有趨于更優(yōu)的趨勢，從而是片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時一個很好的選擇。然后證明了輸

4、入選擇對于路由效率的影響，并設(shè)計了一種基于阻塞程度的輸入選擇機制(Block Level Input Selection，BLIS)。該機制在高負載情況下，保證了阻塞區(qū)域優(yōu)先選通，提高了通信效率。在與輸出選擇機制組成完整的路由算法后，實驗證明：除了在對調(diào)模式下BLIS輸入選擇與傳統(tǒng)的先到先得(First Come First Service，F(xiàn)CFS)輸入選擇性能相近外，其余模式下，BLIS性能均優(yōu)于FCFS。在一些模式下，BLIS還能