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SoC设计中的片上通信体系结构研究

发布日期:2020-07-02 07:38 来源:和记h88 发布人:和记娱乐 点击:

  自20世纪70年代以来的大多数时间内,超大规模集成电器件的特征尺寸以每三年70 9/6的速度缩小,从而使得数目越来越多的晶体管可以集成在同一颗半导体芯片上制造。由于具有速度、价格、面积、功耗和上市时间上的优势,基于IP核复用技术的逐渐成为超大规模集成电

  国内外片上通信体系结构研究主要有五种:共享总线结构、片上网络结构、交叉开关、点到点通信和混合片上通信结构。

  共享总线的互连方式可以分为:单总线、多总线和层次化总线。共享总线式的片上通信主要由公司开发并广泛应用于实际的SoC设计中,如IBM的CoreCon-nect总线互连框架、ARM公司的AMBA总线,以及其他一些公司的总线等,同时国内的高等院校也有对共享总线式的片上通信的研究,例如西安电子科技大学的科学基金项目“高性能SoC异步互连技术研究”,南京大学的科学基金项目“动态可重构SoC:中数据通信问题的研究”等。仲裁器是共享总线中的关键技术之一,现有的仲裁器的优先级策略包括静态优先级策略、时分多优先级策略和基于随机数的彩票优先级策略的研究。尽管共享总线互连结构能够适合大量的应用并被采用,但是它也存在一些问题。首先SoC中具有各种各样的IP模块,每个模块都有各自的通信要求,而通常的单总线结构在同一时刻仅能授权一个发出请求的主设备占用共享总线,因此整个SoC的性能。同时,随着SoC的规模越来越大,总线结构的长互连问题、深亚微米技术下的串扰问题以及压降问题,都表现出来。

  近几年,已有国内外学者提出采用计算机网络的互连通信技术进行SoC的片上网络设计与研究,这种片上网络结构能够极大提高多处理器SoC的性能。然而相当于共享总线结构来说,同时带来了较大的硬件和延迟开销。2002年Standford大学的De Micheli提出了采用将计算机网络互连技术使用到SoC设计中。他认为片上网络可以为SoC带来更高带宽的通信链和易于扩展的节点,同时,采用该技术可以提高SoC的服务质量(QoS)。对于片上网络,现在的研究主要集中在片上网络(NOC)的结构、通信协议、高层次综合和设计自动化。近年来,多种基于报文交换网络的片上网络互连结构被提出,其中较多被研究的包括二维网格NoC、可扩展的可编程片上网络SPIN等。

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