片上�(wǎng)�(luò)(NoC)是基于�處理�技�(shù)的一種新型的�(jì)算集成形式,涉及硬件通信�(jié)�(gòu)�中間��操作系統(tǒng)通信服務(wù)、設(shè)�(jì)方法及工具等?;贜oC的系�(tǒng)能很好地適應(yīng)在現(xiàn)在復(fù)�SoC�(shè)�(jì)中常使用的多異步�(shí)��
1. 物理層(Wiring�:主要解決通信通道的物理實(shí)�(xiàn)問題,包括互連結(jié)�(gòu)(如�2、圖3、圖4、圖5)、電氣性能�,這時(shí)候的信號由于噪音的存在是不可靠的� 2. �(shù)�(jù)鏈路層(Data Link�:通過�(shù)�(jù)分包(packetize)技�(shù)解決物理層信號不可靠的問�。在�(shù)�(jù)包中加入�(biāo)�(zhǔn)�(cuò)誤檢測碼(ECC)或者其他冗余信息來�(shí)�(xiàn)�(shù)�(jù)包的檢錯(cuò)糾錯(cuò)功能� 3. �(wǎng)�(luò)層(Network�:主要研究�(shù)�(jù)包如何在�(wǎng)�(luò)中傳�,分為開�(guān)(Switching)算法或路由(Routing)算�,前者決定建立連接的類�,后者決定數(shù)�(jù)傳輸?shù)穆窂�?/FONT> 4. 傳輸層(Transport�:主要研究在發(fā)送方如何將數(shù)�(jù)分解并建立數(shù)�(jù)包以及在接受方如何從�(shù)�(jù)包中獲得�(shù)�(jù)信息� 5. 系統(tǒng)層(System�:系統(tǒng)軟件�(fù)�(zé)提供一�(gè)抽象的物理平�� 6. �(yīng)用層(Application)�
?�?)網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)�在NOC�,普遍使用也是最適合的網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)是包交換的直接網(wǎng)�(luò)。每�(gè)節(jié)�(diǎn)通過雙向通道連接到相鄰的節(jié)�(diǎn)。NOC的網(wǎng)�(luò)連接是異�(gòu)�,需連接不同的處理部件和存儲部件,通信量的分布也是不均勻的�
?�?)協(xié)議:在NOC�,通信�(xié)議比總線�(xié)議要�(fù)雜得�,為了便于擴(kuò)�,往往采用分層的網(wǎng)�(luò)�(xié)�。協(xié)議的每一層提供特定的功能和接口�
?�?)服�(wù)�(zhì)量QOS�在NOC的路由決策時(shí),可以提供服�(wù)�(zhì)量,對關(guān)鍵部件的�(wǎng)�(luò)帶寬或者延遲�(jìn)行保�,沒有被保證的通信采用盡力而為的路由策�。另外,由于中擾和電壓降等問題使得部件之間的連線是不可靠�,為了保證可靠的�(shù)�(jù)傳輸,當(dāng)遇到�(shù)�(jù)�(cuò)誤時(shí),需要�(jìn)行重�,NOC通過流控�(jī)制來保證服務(wù)�(zhì)量�
�(yōu)�(diǎn)�
1.通過�(diǎn)對點(diǎn)傳輸獲得低功�
2.通過分層�(xié)議獲得可靠的傳輸
3.通過分組交換獲得更高的鏈路利用率
4.通過并發(fā)和非阻塞交換獲得更高的帶�
5.全局異步或準(zhǔn)同步�、模塊化、可升級的結(jié)�(gòu)
缺點(diǎn)�
1.交換電路和接口增加了電路面積
2.緩沖和增加的邏輯造成了功耗增�
3.與原有IP核接口和�(xié)議的兼容問題
4.�(shù)�(jù)打包、緩�、同步和接口增加了延�
1、帶寬限制:總線是一種共享介�(zhì)的互連結(jié)�(gòu),某一�(shí)刻只允許一�(gè)�(shè)備使用總�。仲裁邏輯允許高�(yōu)先級的設(shè)備獲得總線的使用�(quán),在總線被占用期�,所有其他的請求被阻�,直到總線空閑。如果成百上千�(gè)組件爭用一條總�,很難想象結(jié)果會是怎樣。這還沒考慮由于太多的組件連接到總線上而導(dǎo)致的總線頻率降低等因��
2、信號集成度�更低的電源電�,更小的線寬,使得整�(gè)VLSI系統(tǒng)對電流中的噪聲更加敏感。而共享介�(zhì)上的更多功能部件則�(jìn)一步加重了噪聲�
3、信號延遲:隨著特征尺寸的下�,連線延遲成為影響信號延遲的主要因�??偩€結(jié)�(gòu)是全局控制的。在10億晶體管�(shí)�,全局的線延遲會大于時(shí)鐘周�??偩€結(jié)�(gòu)的全局連線使得�(shí)鐘的偏移很難管理�
4、全局同步�全局連線上的信號延遲決定了系�(tǒng)的時(shí)鐘周�,為了保持甚至提高系�(tǒng)�(shí)鐘頻�,只能對全局連線�(jìn)行分布流�,或者采用區(qū)域同步全局異步(GALS)的�(shí)鐘模式�
片上�(wǎng)�(luò)的研究才剛剛起步,還沒有在商�(yè)�(chǎn)品中廣泛�(yīng)�。片上網(wǎng)�(luò)的標(biāo)�(zhǔn)化可以增加組件的互連�,但會造成性能的損�,而對特定的片上系�(tǒng),性能是片上系�(tǒng)的一�(gè)�(guān)鍵因�。片上網(wǎng)�(luò)的標(biāo)�(zhǔn)化與性能的權(quán)衡是一�(gè)重要的研究方向。另�,片上網(wǎng)�(luò)是一�(gè)全局異步、局部同步的系統(tǒng),如何對片上�(wǎng)�(luò)系統(tǒng)�(jìn)行模擬也是值得研究的問�。還�,不同應(yīng)用領(lǐng)�?qū)ζ暇W(wǎng)�(luò)有不同的需�,研究面向特定應(yīng)用領(lǐng)域(如多媒體、無線通信等)的片上網(wǎng)�(luò),也是一�(gè)重要的研究方�。低功耗是片上系統(tǒng)的永恒話題,片上�(wǎng)�(luò)的低功耗研究當(dāng)然也是一�(gè)重要的研究方�。由于片上網(wǎng)�(luò)涉及了從物理�(shí)�(xiàn)到體系結(jié)�(gòu)、到操作系統(tǒng)、到�(yīng)用的各�(gè)層次,這就需要對片上�(wǎng)�(luò)的各�(gè)層面�(jìn)行研��
盡管我們可以看到NOC在片上通信方面相比共享總線技�(shù)有著很大的優(yōu)勢,然而可以想象NOC并不會完全取代共享總線技�(shù),事�(shí)上為了達(dá)到性能與復(fù)雜性的平衡,它們會相互�(jié)合并存在CMP系統(tǒng)中,比如在局部范圍內(nèi)仍然采用總線方式以達(dá)到較高的通信速度和較低的�(fù)雜度,而在全局范圍�(nèi)采用NOC以減少全局同步的需求、增加數(shù)�(jù)帶寬并達(dá)到較高的信號可靠��