网络接口设计探讨

《网络接口设计探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、网络接口设计探讨摘要：与总线架构相比，片上网络具有支持并行通信、良好的可扩展性、规则的结构、可重用性等优点。网络接口是片上网络中处理器核与路由节点之间的接口，网络接口的数据转化和传输效率影响整个片上网络的工作效率。研究的NoC系统采用3X3二维mesh的结构，DSP核采用AMBA总线结构，路由节点采用包交换方式，为了实现二者之间的数据转换与交换，设计了网络接口。为了提升传输效率，网络接口设计支持数据批传输，批传输不需DSP核参与，节省处理器资源。在完成网络接口的RTL设计后，进行了仿真验证，保证了网络接口的功能正确性

2、。关键词：片上网络；网络接口；路由节点；数据包1引言随着片上可集成的晶体管数FI越來越庞大，设计者可以在一个单片上集成越来越多的处理器核及配套的复杂系统。但是随着处理器核数量的增加，传统基于总线架构的SoC显现岀局限性：带宽限制、可扩展性差、设计复杂等，于是片上网络［1］架构应运而牛。NoC［2］架构由瑞典皇家技术学院率先提出，随后斯坦福大学提出了包交换技术代替连线结构的思想［3］。国内参与NoC研究的高校也越来越多，如西安电子科技大学在路由算法［4〜5］方面的研究，南京大学、哈尔滨工业大学、合肥工业大学等都在NoC

3、领域有所建树。针对NoC架构系统规模大、功耗相对较高的问题，合肥工业大学提出采用总线翻转(BI)编码算法和格雷码编码组成联合编码的方法来降低功耗［6］。经过十几年的发展与论证，对于NoC架构的研究也趋于成熟。片上网络的关键技术研究人致可以分为三个方向：拓扑结构，路由器和网络接口(Networkinterface)□从结构上來说，不管什么形式的片上网络都是由路由模块和网络接口模块所构成的［7］。网络接口是NoC系统的重要组成部分，是本地子系统(处理器核)和路由节点之间的转接口，网络接口的数据转化和传输效率影响整个片上网

4、络的工作效率。网络接口的主要作用是：(1)让处理器核承担最小的通讯服务任务；(2)将处理器核与网络通信部分分离，即计算和通讯间的分离，使计算资源对网络透明，从而实现处理器资源间的互连,且能提高设计的重用性。网络接口在处理器一侧实现了总线接口，在网络一侧实现了网络接口。网络接口主要考虑地址信号、数据的打包、解包、编码、同步等问题。木文设计的网络接口主要功能包括：对AHB总线上的数据和路由节点(Router)上的数据包(Packet)进行数据格式转化和交换；实现本地内核到其他核存储空间的数据读写；实现本地存储空间和其他核

5、存储空间Z间的大批量数据传输。数据批传输主要负责大规模的数据传输，由网络接口控制，不需耍处理器核参与，处理器核可以继续处理其他程序，极大地提高了处理器的效率。2网络接口设计本文设计的网络接口集成在一个3X3二位mesh结构的NoC中，如图1所示,NoC系统屮包含9个DSP核。网络接口(NI)连接本地DSP系统和路由节点，负责两者之间的数据交换。网络接口负责把本地DSP系统发过来的数据打包后发送到相连的路由节点中，数据包通过路由网络传送到目的路由节点，再通过目的地的网络接口解析后，取击传输的有效数据存入目的存储空间中。

6、木文设计的网络接口支持三种数据传输模式：(1)本地DSP写异地存储器：由本地DSP发起写数据请求，数据通过网络接口打包后发送到异地存储器；(2)本地网络接口搬运本地存储器的数据到异地存储器：由本地DSP配置本地网络接口的控制寄存器，本地网络接口根据相关配置读入本地存储器的数据，打包后传输到指定的异地存储器中，支持数据批传输，传输过程中不需要DSP参与；(3)本地DSP读异地存储器：由木地DSP配置异地网络接口，异地网络接口根据相关配置，搬运异地存储器的数据到本地存储器中，支持数据批传输。网络接口包括控制寄存器组、数据

7、打包模块、数据包解析模块、输入输出FIFO、数据选择判定模块等。其屮,控制寄存器组包含目的地址寄存器、源地址寄存器、搬运控制寄存器、写控制寄存器、中断状态寄存器、中断使能寄存器、中断屏蔽寄存器，主要负责生成数据传输地址、传输控制信息、中断信息、数据包信息。写打包模块主要负责把木地DSP直接往异地存储器写的数据打包，其接收本地DSP直接发过来的目的地址、包个数信息、待传输数据，分别打包生成头包和屮间包，然后发送到输出FIFO。搬运打包模块主要根据控制寄存器组生成的相关控制信息，从本地存储器中读入待传输数据，打包后发送到

8、输出FIFO,支持数据批传输，传输过程中不需要本地DSP参与。输出数据缓冲、输入数据缓冲是数据FIFO,主要负责数据发送和接收时的缓冲。数据包解析模块包括VCO解析模块和VC1解析模块，主要接收输入FIFO送过來的数据包，VCO解析模块接收来自虚拟通道0的数据包，VC1解析模块接收来自虚拟通道1的数据包，数据解析模块对接收到的数据包进行解析后，