片上�(wǎng)絡(NoC)是基于�處理�技�(shù)的一種新型的計算集成形式,涉及硬件通信�(jié)�(gòu)�中間��操作系統(tǒng)通信服務、設計方法及工具�?;贜oC的系�(tǒng)能很好地適應在現(xiàn)在復�SoC設計中常使用的多異步時鐘�
1. 物理層(Wiring�:主要解決通信通道的物理實�(xiàn)問題,包括互連結(jié)�(gòu)(如�2、圖3、圖4、圖5�、電氣性能�,這時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)包中加入標準錯誤檢測碼(ECC)或者其他冗余信息來實現(xiàn)�(shù)�(jù)包的檢錯糾錯功能� 3. �(wǎng)絡層(Network�:主要研究�(shù)�(jù)包如何在�(wǎng)絡中傳輸,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)軟件負責提供一個抽象的物理平臺� 6. 應用層(Application��
�1)網(wǎng)絡結(jié)�(gòu)�在NOC�,普遍使用也是最適合的網(wǎng)絡結(jié)�(gòu)是包交換的直接網(wǎng)�。每個節(jié)點通過雙向通道連接到相鄰的節(jié)點。NOC的網(wǎng)絡連接是異�(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)議要復雜得多,為了便于擴�,往往采用分層的網(wǎng)絡協(xié)�。協(xié)議的每一層提供特定的功能和接口�
?�?)服務質(zhì)量QOS�在NOC的路由決策時,可以提供服務質(zhì)�,對�(guān)鍵部件的�(wǎng)絡帶寬或者延遲進行保證,沒有被保證的通信采用盡力而為的路由策�。另�,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,當遇到�(shù)�(jù)錯誤�,需要進行重傳,NOC通過流控機制來保證服務質(zhì)��
�(yōu)點:
1.通過點對點傳輸獲得低功�
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.全局異步或準同步的、模塊化、可升級的結(jié)�(gòu)
缺點�
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),某一時刻只允許一個設備使用總�。仲裁邏輯允許高�(yōu)先級的設備獲得總線的使用�(quán),在總線被占用期�,所有其他的請求被阻�,直到總線空�。如果成百上千個組件爭用一條總�,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致的總線頻率降低等因��
2、信號集成度�更低的電源電壓,更小的線�,使得整個VLSI系統(tǒng)對電流中的噪聲更加敏�。而共享介�(zhì)上的更多功能部件則進一步加重了噪聲�
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�。總線結(jié)�(gòu)是全局控制�。在10億晶體管時代,全局的線延遲會大于時鐘周�??偩€結(jié)�(gòu)的全局連線使得時鐘的偏移很難管��
4、全局同步�全局連線上的信號延遲決定了系�(tǒng)的時鐘周期,為了保持甚至提高系統(tǒng)時鐘頻率,只能對全局連線進行分布流水,或者采用區(qū)域同步全局異步(GALS)的時鐘模式�
片上�(wǎng)絡的研究才剛剛起步,還沒有在商業(yè)�(chǎn)品中廣泛應用。片上網(wǎng)絡的標準化可以增加組件的互連性,但會造成性能的損�,而對特定的片上系�(tǒng),性能是片上系�(tǒng)的一個關(guān)鍵因�。片上網(wǎng)絡的標準化與性能的權(quán)衡是一個重要的研究方向。另�,片上網(wǎng)絡是一個全局異步、局部同步的系統(tǒng),如何對片上�(wǎng)絡系�(tǒng)進行模擬也是值得研究的問題。還�,不同應用領(lǐng)�?qū)ζ暇W(wǎng)絡有不同的需�,研究面向特定應用領(lǐng)域(如多媒體、無線通信等)的片上網(wǎng)�,也是一個重要的研究方向。低功耗是片上系統(tǒng)的永恒話�,片上網(wǎng)絡的低功耗研究當然也是一個重要的研究方向。由于片上網(wǎng)絡涉及了從物理實�(xiàn)到體系結(jié)�(gòu)、到操作系統(tǒng)、到應用的各個層�,這就需要對片上�(wǎng)絡的各個層面進行研究�
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)�,然而可以想象NOC并不會完全取代共享總線技�(shù),事實上為了達到性能與復雜性的平衡,它們會相互�(jié)合并存在CMP系統(tǒng)�,比如在局部范圍內(nèi)仍然采用總線方式以達到較高的通信速度和較低的復雜�,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)帶寬并達到較高的信號可靠��
維庫電子�,電子知識,一查百��
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