关于片上网络(NoC)的读书归纳总结报告.doc

《关于片上网络(NoC)的读书归纳总结报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、关于片上网络(NoC)的读书报告一、基本概念1.1SoCs的发展随着半导体技术的进步，我们已经可以把越来越多的电路设计在同一个芯片中，这里面可能含有中央处理器（CPU）、嵌入式内存（Embeddedmemory）、数字信号处理器（DSP）、数字功能模块（Digitalfunction）、模拟功能模块（Analogfunction）、模拟数字转换器（ADC，DAC）以及各种外围配置（USB，MPEG……）等等，这就是我们所说的SoC片上系统。这类产品在市场上占有重要地位，而且最近几年还处在不断的增长不如，已经越来越成为消费性电子的主流

2、产品。使用越来越多的处理器核和大量可重复使用的模块（IP），将它们集成在一个硅芯片上，将是超强处理SOCs设计的基础。当处理器或IP数量达到上百或数百、甚至上千时，芯片内部采用什么通信机制变得越来越重要。当前在SoCs设计中，如SOPC技术、多处理器技术、SIMD技术等，总线和点到点的连接是连接芯片上的各个IP或处理器的主要方式。这些连接方式是不能够作为含有数十亿个晶体管的芯片中的通信网络平台结构，因为总线连接几十个部件就会有很大的开销。由于更加复杂的SoCs设计中，越来越多的IP被集成在单个硅芯片上，长的全局总线瓶颈效应阻碍了总线

3、的重复使用。因此，可编程和可定制的片上通信基础结构越来越占主导地位。[7]1.2片上网络（NoC）单系统芯片（SoC）中具备了处理器核心，逻辑单元，内存单元和各种IP接口，因此一台具体而微小的计算机系统。随着制造技术的进步及市场对功能需求的提升，在SoC中的处理架构也在持续地演进，为了达到更高的处理效能，片上多处理系统（MPSoC）已成了新一代SoC的主流设计趋势。这种模式犹如计算机网络的动作架构，在各个微处理器核心的次系统中，可以有自己的软、硬件配置，以为特定功能提供优化效能；但所有的次系统之间又能彼此紧密分工合作，这就得靠芯片内

4、的沟通技术来完成，这种技术称为片上通信（On-chipCommuncation）或处理器内部通讯（Inter-processorCommuncations,IPC），在多核心时代，最受注目的技术被称为片上网络（Network-on-chip，NoC）。片上网络能够支持基于数据包的通信，并且可调整，它们有能力为任何的IP元件提供传输功能。NoC是一个弹性和可延展性的封包式芯片上微网络，它能比传统芯片上传输方式提供更高的效率，具有模块化和资源共享的特色，更重要的是，它能让基于IP及处理器核心的SoC设计更简单、快速，IP也能够在不同的设

5、计方案中重复被利用。NoC由大量的异步处理单元组成，其目的是产生优化的网络拓扑及路由法则。[4]二、NoC的结构2.1NoC的总体框架NoC是由很多的网络单元（networktiles）通过片上路由进行互联的。网络单元是由IP核，核心网络接口（CNI）。一个规则的拓扑结构提供了设计的可预测的性能。图2.1描述了NoC基础设计的大致概况。[1][3]图2.1NoC的体系结构2.2NoC的拓扑结构NOC的拓扑结构，在很大程度上借鉴了宏观计算机网络，即并行计算机互连网络结构。但是由于NOC由于其自身的特殊性，如有大量可用的通信电线资源可用

6、，核间可以进行大量通信，受到片上面积制约，需要规则的网络布局，要有可扩展性等，因此NoC对拓扑结构有着一定的自身特殊要求。NoC的拓扑结构定义了网络内节点与链路的布局和互连方式，它对于网络的时延、吞吐率、面积、容错、功耗等性能有至关重要的影响,进一步还影响了网络中的路由策略、映射算法等。NoC的拓扑结构包括了规则拓扑和非规则拓扑，前者具有规则的网络参数，具有可复用性，降低了设计时间和成本，适用于通用的对称、同构系统。规则拓扑主要又可分为两大类：直接网络，即网络内任一交换机节点，都与IP核直接相连；间接网络，网络内一部分交换机节点只与

7、其它交换机节点相连。而非规则拓扑根据特定的应用需求定制，可以面向不同的领域。下面介绍几种拓扑结构。2.2.1直接网络拓扑在直接网络中，每个处理器单元像瓦片一样被旋转和连接。瓦片表示处理单元或者存储单元。虽然瓦片可能有不同的功能，但是它们有着同样物理尺寸而且有规则的平面布置图。包交换技术被应用在瓦片之间的通信。每个瓦片能独立地执行数据包的路由和仲裁。[4]图2.2瓦片结构网络拓扑和花托拓扑（meshandtorusnetwork）最简单的一种结构，就是标准的2D风格，如图2所示。这种网络呈现了每一个非外围的路由节点都与它四个最临近的节

8、点双向连结，同时也与它相关的PE（处理器单元）的双向连接。外围节点至少有一个边没有连接。2D花托是2D风格的不同形式。这种情况下，每个节点与其他四个节点相连，包括外围节点，这意味着一边的节点能够直接把数据包传到另一边。继续开发额外的连