基于FPGA的32位片上网络设计与验证

《基于FPGA的32位片上网络设计与验证》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、September2015Vol.46No.3(serialNo.161)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY基于FPGA的32位片上网络设计与验证王荣阳，袁泉，陈栋，王科(中国航空无线电电子研究所，上海200241)[摘要]基于Stanford-NoC模型设计实现了采用虚拟通道技术和虫孔交换策略的片上网络路由器。为输入缓冲队列结构路由器采用XY路由算法和信约(credit-based)机制实现数据微片的流控制，其虚拟通道和开关分配采用分离式输入优先分配，round-robin仲裁机制解决资源竞争问题。基于该路由器建立了32位数据位

2、宽的4×42DMESH结构NoC模型。仿真和测试结果表明，该片上网络占用资源少，最大工作频率为139MHz，节点间最大吞吐率为4.46Gbps。[关键词]片上网络；路由节点；虚拟通道；虫孔交换[中图分类号]TP391.9[文献标识码]A[DOI编码]10.3969/j.issn.1006-141X.2015.03.09[文章编号]1006-141X（2015）03-0040-05DesignandVerificationofFPGA-based32-bitsNetwork-on-ChipWANGRong-yang,YUANQuan,CHENDo

3、ng,WANGKe(ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitution,Shanghai200241,China)Abstract:Thevirtual-channelandwormhole-switchingNoCrouterisdesignedbasedonStanford-NoCmodel.TheNoCrouterisinput-queuedarchitecture,usingXYroutingalgorithmandcredit-basedflowcontrolmec

4、hanismtomanagethedataflow.Separableinput-firstallocatorwithround-robinarbitrationisadoptedintheallocationofvirtualchannelsandcrossbarswitch.A32-bitdatawidth4×42DMESHNoChasbeenrealizedandimplementedontheFPGAdevelopmentplatform.ResultsshowthatthisNoCprototypetakesasmallamounto

5、fFPGAresources.Themaximumfrequencyis139MHzandthemaximumthroughputbetweenroutersisupto4.46Gbps.Keywords:network-on-chip(NoC);NoCrouter;virtualchannel;wormholeswitching由和包交换的片上网络(NoC：NetworkonChip)互连1引言技术很好解决了IP核间、多核CPU间的通信问题。随着片上系统(SoC：SystemonChip)设计技术的NoC设计技术采用的是分层互连，将整个系统分

6、为事发展和SoC规模的不断增大，IP核集成数量也不断增务层、传输层和物理层，从而使SoC设计中的IP核与长。基于总线互连的SoC因存在长互连线延时、主从互连分开，系统的设计优化和IP核的设计互不影响。通信、扩展资源有限和全局时钟等问题已不能满足现基于NoC架构的SoC系统包括资源节点、网络[1][2]代SoC系统的需要。在多核处理器领域单芯片CPU接口(NI：NetworkInterface)、路由节点等。网络接集成数量已由单核发展成8核至16核，以往的CPU口负责完成各种IP核接口协议与NoC数据包传输协互连架构已无法满足并行处理的吞吐量需求

7、。基于路议间的转换；路由节点接收IP核发送的数据包，按相40基于FPGA的32位片上网络设计与验证王荣阳等2015年9月第46卷第3期(总第161期)应路由算法和包交换策略将包正确发送到目的节点。本文介绍NoC分层设计方案及路由节点的架构，基于StanfordNoC模型在XC6VLX760的开发平台上实现了32位4×4MESH结构的片上网络。测试表明，系统最大时钟频率为139.33MHz，单节点最小延时为3图2NoC节点接口互连示意图个时钟周期，单通道最大吞吐率可达4.46Gbps，能满2.2传输层足大多数情况下的应用。本研究将为后续基于N

8、oC的传输层解决NoC中数据包的传输问题，主要涉及大规模SoC系统开发和应用提供基础。NoC交换策略和路由算法，前者决定建立连接类型，后者决定数据包传