片上网络系统模型

论文摘要

目前,片上系统是集成电路发展的热点。但是随着系统的发展,片上系统共享总线结构基于单一CPU的原始构思无法满足未来多CPU体系发展的需求。于是引入片上网络,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。论文对片上网络的网络拓扑结构和体系结构分别进行了详细的分析和研究,同时讨论了基于通讯的片上网络的设计方法。详细地分析总结了片上系统的共享总线结构和片上网络各自的优缺点,指出片上网络优于片上系统的地方,以及各自适用的实际情况和领域。同时调用软件对片上网络的基本网络拓扑结构进行模拟仿真,从而验证了片上网络数据并行传输的优点,实现了对片上系统数据串行传输的改进。随后针对片上网络的一个重要组成部分——交换开关,论文对交换开关的面积和功耗分别进行建模,在已有公式的基础上,推导出了更符合实际的相关公式。并且引入×pipes机制,设计了一种×pipes交换开关结构,详细地阐述了开关各个部分的设计思想和设计步骤,随后将该结构在65纳米和90纳米CMOS库中分别进行综合分析,比较各自在不同情况下的功耗等性能,从而得出采用65纳米CMOS技术将具有更大优势,是今后研究的主要方向之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 SoC 的发展趋势——片上网络（Network on Chip）
• 1.3 研究片上网络的必要性
• 1.4 论文的主要工作与安排
• 第二章 片上网络
• 2.1 片上网络概述
• 2.1.1 片上网络设计背景
• 2.1.2 片上网络技术的发展现状
• 2.2 片上网络的基本概念
• 2.3 片上网络的特征
• 2.4 片上网络的结构
• 2.4.1 片上网络拓扑结构
• 2.4.2 片上网络体系结构
• 2.5 片上网络的设计流程
• 2.5.1 片上网络设计
• 2.5.2 关键技术
• 2.6 本章小结
• 第三章 片上网络与片上系统的分析和比较
• 3.1 概述
• 3.2 片上通讯结构
• 3.2.1 共享总线
• 3.2.2 片上网络
• 3.3 性能分析比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 片上网络面积功耗模型和开关设计
• 4.1 引言
• 4.2 面积和功耗模型
• 4.2.1 建模基本思想
• 4.2.2 面积和功耗模型
• 4.3 交换开关设计
• 4.3.1 ×pipes 交换开关结构设计
• 4.3.2 运行原理及仿真验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果