片上互连网络组件设计及其验证研究

《片上互连网络组件设计及其验证研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文摘要近50年来，半导体工艺和集成电路技术飞速发展，单个芯片集成的晶体管数量越来越多，完成的功能越来越复杂，系统芯片(SoC，SystemonChip)的概念应运而生。系统芯片指在单一芯片上实现完整的系统级功能，主要特征为知识产权(IP，IntellectualProperty)核重用和总线技术。随着SoC集成度的不断扩大，基于总线技术的SoC设计遇到了一系列瓶颈，如吞吐量受限，功耗、面积迅速增加，全局时钟难以同步，系统扩展性受限等，这大大制约了芯片规模的扩大和性能的提高。为了克服总线结构的不足，一些研究组织提出将片上互连网络(ocIN，On—ChipIntereon

2、nectionNetworks)结构应用于SoC设计，借鉴并行计算机互连网络的思想来实现大量lP核的互连，称为网络化芯片(NoC，NetworksonChip)。NoC采用全局异步局部同步(GALS。Globally·AsynchronousLocally—Synchronous)技术，支持并行通信，具有良好的扩展性。片上互连网络一般由资源节点、通信节点和通信链路组成，资源节点完成系统运算，通信节点实现资源节点间的通信，通信链路连接资源节点和通信节点。论文论述片上互连网络通信节点的设计实现，研究片上互连网络的仿真验证方法。论文提出片上互连网络路由器设计参数和设计流程。将参数融入到设计流

3、程中，设计并实现了参数化路由器(PRNoC，ParameterizedRouterforNoC)。参数化路由器设计参数分为基本参数、扩展参数和性能约束参数，具有参数化、分布式、可测试、可扩展的特性。实验结果表明，PRNoC在TSMC0．13um标准单元工艺下，worstca∞主频超过400MHz，占用0．25mm2硅片面积。论文针对异质多处理器片上互连网络系统，设计了5类基于连接的、无丢失的网络通信协议。系统网络接口的设计依赖于资源节点的特性，根据资源节点的不同特性，论文设计实现了3类I旬9络接口，分别称为主节点网络接口，计算节点网络接口，从节点网络接口。网络接口与通信协议有机配合，极

4、大地提高了网络通信效率。实验结果表明，网络接口在TSMC0．13um标准单元工艺下，worstc舔e主频超过400MHz。在设计片上互连网络通信节点的基础上，论文提出了片上互连网络的仿真验证方法。采用层次化仿真验证方案，自下而上、软硬件协同进行。仿真验证过程分为四层：基本组件仿真验证、链路层仿真验证、网络层仿真验证及系统联合仿真验证。论文在Modelsim及FPGA平台上构建了片上互连网络各层仿真验证jF台，对设计的网络组件进行了功能仿真验证及性能评价。关键字：片上互连网络，参数化路由器，通信协议，网络接口，仿真验证浙江大学硕士学位论文AbstractThegrowingdevelop

5、mentofsemiconductortechnologyandintegratedcircuitsenablesmoreandmoretransistorstobeintegratedintoasinglesilicondie，whichisknownasSystemonChip(SoC)．SoCcancompletefunctionsofthewholesysteminasinglechip．ItischaracterizedbyIPreuseandbustechnology．WiththegrowingnumberofIPcores，someproblemsinbusbasedS

6、oCrestrictthedevelopmentofchipsizeandperformance．Theproblemsincludelimitedthroughput,power,area,synchronizationandsystemscalability．Inordertosolvetheseproblems，severalresearchgroupsproposeanewarchitecturecalledOn-ChipInterconnectionNetworks(OCIN)，whichisalsocalledNetworksonChip(NoC)．NoCtakesthep

7、rofitsofparallelcomputernetworktoconnectlargenumbersofIPcoresinachip．NoCimplementsGALS，supportsparallelcommunication，hasgoodscalability．NOCiscomposedofresourcenodes．communicationnodesandlink．Resourcenodestaketheresponsibilit