X-DSP多通道多鏈路雙向環(huán)形片上網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計(jì).pdf

1、面對(duì)日益復(fù)雜的應(yīng)用需求以及深亞微米技術(shù)的發(fā)展，片上多核處理器逐漸成為了微處理器設(shè)計(jì)的主流。隨著片上集成核心數(shù)目的增加，片上通信網(wǎng)絡(luò)逐漸取代計(jì)算部件成為多核處理器設(shè)計(jì)的重心，其通信效率的高低直接決定了芯片整體性能的優(yōu)劣。本文針對(duì)具有高帶寬低延遲需求的多核處理器設(shè)計(jì)了一種多通道層多鏈路組成的雙向環(huán)形互連結(jié)構(gòu)，并對(duì)該互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了專用的網(wǎng)絡(luò)接口。
　?。?）本文設(shè)計(jì)的環(huán)形互連結(jié)構(gòu)根據(jù)消息類型不同分為讀通道、寫通道和配置通道；讀/寫通道分

2、別由兩條鏈路（順時(shí)針和逆時(shí)針鏈路）組成，配置通道由一條單向鏈路組成；讀鏈路僅支持單播傳輸，寫鏈路和配置鏈路均支持單播和多播傳輸。多通道層傳輸有利于避免不同類型消息間的相互干擾；在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，讀/寫事務(wù)負(fù)載較重，讀/寫通道各設(shè)兩條鏈路有利于降低讀/寫通道的傳輸壓力。
　?。?）本文設(shè)計(jì)的路由器無(wú)緩存，網(wǎng)絡(luò)中的消息具有最高優(yōu)先級(jí)，消息一旦進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)便可無(wú)阻塞地傳送到目的節(jié)點(diǎn)；同時(shí)消息可在單周期內(nèi)完成相鄰兩個(gè)路由器之間的傳輸；為降低讀

3、/寫事務(wù)的傳輸延遲，在消息進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)采取最短路徑的鏈路選擇策略。
　?。?）本文網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)中，針對(duì)大位寬數(shù)據(jù)仲裁器提出了分級(jí)設(shè)計(jì)思想。然后用Verilog代碼實(shí)現(xiàn)一級(jí)設(shè)計(jì)和分級(jí)設(shè)計(jì)，并通過(guò)Cadence公司的RTL Compiler綜合工具在相同約束條件下對(duì)其分別綜合分析，證明了與一級(jí)設(shè)計(jì)相比，多級(jí)設(shè)計(jì)功耗增加了0.97％，但其面積卻減小了0.83%左右，最大的好處在于仲裁速度提升了37.06%（時(shí)鐘周期為600ps的情況下，由

4、591ps提升到372ps）。此外，還對(duì)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行邏輯綜合，結(jié)果顯示該設(shè)計(jì)能滿足1.67GHz的設(shè)計(jì)需求。
　　（4）本文最后建立了模擬仿真平臺(tái)，為便于模擬仿真和性能評(píng)估，對(duì)本文設(shè)計(jì)進(jìn)行了精簡(jiǎn)。然后利用建立的平臺(tái)對(duì)精簡(jiǎn)后的設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真，驗(yàn)證了讀通道的單播功能、寫通道的多播功能以及網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的單周期無(wú)阻塞功能。最后對(duì)本設(shè)計(jì)的環(huán)形互連網(wǎng)絡(luò)在不同條件下進(jìn)行性能評(píng)估，結(jié)果顯示網(wǎng)絡(luò)吞吐率約為0.31消息/節(jié)點(diǎn)/鏈路/周期；在