片上网络系统模型的研究

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1、摘要目前，微电子技术已经发展到了一个很关键的时期。微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比。自50年前发明晶体管以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，半导体的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片面积不断增大。当前，SoC是微电子技术发展的热点，整个系统中采用SoC可以减小芯片尺寸、增强系统功能、降低功耗。SoC的设计技术是从“集成电路”级设计到“集成系统”级设计转变的结果，其设计是从整个系统性能出发，在单个芯片上完成整个系统的功能。但是随着系统的发展，多CPU体系是更大规模发展的趋势，但总线结构的原始构思是基于单一cPu的

2、，传统总线结构无法满足发展的需求。于是，1999年左右几个研究小组提出了～种全新的集成电路体系结构NoC(NetworkonChip)。其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来，从体系结构上彻底解决总线架构带来的问题。本文首先对当前微电子的发展现状进行了总结，并针对当前微电子行业中的前沿思想NoC的体系结构进行了充分的研究。其中，针对结构中的物理连线模型、通讯节点开关、拓扑模型结构等方面进行了总结和分析，并对基于通讯的NoC设计方法进行了讨论。由于NoC本身是一种全局异步局部同步(OALS)结构，本文针对时钟域中经常遇到的时间抖动(jitte

3、r)和时间偏差(skew)问题的产生原因和解决办法作了充分的阐述和总结。本文还萍JNoC中模块的内部时钟和模块与模块间的时钟进行了整理和分析，并对域间时钟同步中常见的亚稳态问题进行了总结。最后本文设计了一种基于格雷编码表示读写指针，对读写指针进行异步比较，采用译码读写指针的办法区分空或者满的异步通信FIFO，经过仿真验证表明该FIFO基本解决了亚稳态问题。关键词：NoC拓扑模型时钟结构FIFOAbstract皿esedays。themicroelectronicstechnologyisinacriticalmolnent．Driyenbythed

4、emandforhighdensityanduhimately10Wcast．fromthebirthoftransistorin1950s．thefeaturesizeoftechnologiesisceaselesslyshrinkingandthelithographicprecisionisbecomingbetterandbetter,wellthedieareaisenlarged．Onthedesignlevel．tofurtherreducethecostandenhancetheperformance，System-on-Chip

5、(SoC)hasgainedgreatimportanceandinterest．nleideaofSoCiStointegratethewholesystemonasinglechip．TraditionallyonlyoneCPUisinthebusarchitecture．Wimthedevelopments3，stenltheory,multi—CPUarchitecturetendstobemoreadvantageousandattractive．In1999。severalresearchgroupsproposedawholeDeW

6、ideaofintegratedeireuitarchitecture．theNetworkonChipfNoC)．n圮coreideaiStotransplanttheknowledgeofnetworktechnologyofcomputerintothedesignofchipssuchthatsystematicallysolvestlleproblemsduetobusarchitecture．InthisPaper,thedescriptionofrecentadvancesofmicroelectroniCSispresentedan

7、dthearchitectureofcurrentNOCsystemandsomeadvancedideasrelatedtoNOCarestudied，Thephysicalinterconnectionmodel，crossbarandtopologicalmodelandotheraspectsofNoCarealSOanalyzedandsummarizedandNoCdesignbasedoncommunicationisdiscussed．SinceNoCiSbasedOilthearchitectureofGALS．timingiSa

8、llimportantissue．砸Spaperanalyzestheproblemsofjitcerandskew,t1