基于voq结构的noc设计与验证

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1、代号10701学号1111122730分类号TN4密级公开题（中、英文）目基于VOQ结构的NoC设计与验证DesignandVerificationofaVOQ-RouterBaesdNoC作者姓名张顺平指导教师姓名、职务马佩军副教授学科门类工学学科、专业微电子学与固体电子学提交论文日期二○一四年一月万方数据万方数据西安电子科技大学硕士学位论文基于VOQ结构的NoC设计与验证作者：张顺平导师：马佩军副教授学科：微电子学与固体电子学中国·西安2014年1月万方数据万方数据DesignandVerificationofaVOQ-RouterbasedNoCADissertationSubmitte

2、dtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinMicro-ElectronicsandSolid-ElectronicsByZhangShunpingXi’an,P.R.ChinaJanuary2014万方数据万方数据西安电子科技大学独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

3、均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：

4、日期__万方数据万方数据摘要摘要随着新材料新器件和TSV技术的不断发展，半导体技术会继续跟随摩尔定律呈指数发展，单个芯片上集成的IP数量大大增加。然而片上总线的性能没能和集成度成比例的增长，这使得片上互联越来越成为各种系统的发展瓶颈。传统的总线结构已经不能满足高性能应用的要求。片上网络技术是将计算机网络的思想移植到芯片设计中，从体系结构上彻底解决了SoC的总线结构所固有的通信效率低、扩展性有限以及全局同步困难的三大问题。片上网络（NetworkonChip,NoC）为先进工艺下的片上互联设计问题提供了统一的解决方案。本论文以片上网络的基础研究作为背景，针对典型的Mesh拓扑结构，设计虫孔路由器

5、，详细介绍了路由器的数据通路和控制电路的硬件实现。然后设计了低延时的基于虚拟输出队列（VOQ）的路由器，并针对路由节点间的HoL问题优化了输出仲裁器，设计了分层轮询（LRR）仲裁算法。设计采用动态虚拟输出队列（DVOQ）的路由器，并比较了三种路由器的优缺点。本文搭建了基于三种路由器4×4的Mesh网络，并完成的网络的功能验证。本文搭建了基于Verilog语言的层次化的片上网络性能验证平台，能够对网络参数、注入率以及流量类型进行配置。采用仿真工具ModelsimSE6.5b对设计的三种网络进行了功能仿真和性能验证。在随机流量模式和热点下，基于VOQ路由器的网络的最大注入率达到0.761和0.58

6、6，较基于简单虫孔路由器的网络分别提高44.7%和30.2%，延时降低30%。在随机流量模式下，VOQ_LRR网络以及DVOQ网络在最大注入率下，发送的数据分组数分别提升15%与11%；在热点流量模式下，提高6.1%和9.7%。文章最后利用DesignCompiler在SMIC0.13um工艺下对虫孔路由器网络、VOQ网络以及DVOQ网络的RTL进行综合，综合结果表明网络的工作频率达到250MHz。关键词：片上网络虚拟输出队列动态VOQ路由器分层轮询仲裁验证平台万方数据AbstractAbstractWiththedevelopmentofnewmaterialsanddevicesandth

7、eThrough-SiliconVia technology,thesemiconductorindustrywillcontinueitsphenomenalgrowthandfollow theMoore‘slaw.Theamountofintellectualpropertythatasignalchipcanintegrate willalsoincreasemadly.However,t