论文摘要
随着SoC集成度的不断提高,总线结构已经不能满足未来设计对片上通信和可扩展性的要求,片上网络（NoC）已经成为下一代片上通信的基本结构。然而,目前制约NoC广泛应用的主要问题在于数据包传输的延迟过大,无法对通信可靠性给出切实的保证。因此,如何设计高效、可靠的通信模型是解决NoC实用化的关键问题。此外,NoC的可扩展性的体系结构适应于动态可重构的多应用设计,可针对于动态可重构的NoC研究才刚刚开始,系统重构过程中容易出现通信混乱,可靠性无法保证等问题。不仅如此,对于这种面向多应用的NoC的设计方法的研究也并不成熟,严重影响了这个方向的发展。针对以上SoC设计中亟待处理的问题,本论文提出了一种新的片上通信模型GNLB,它在网络通信的基础上,引入了局部通信思想,并建立了网络DMA通信机制,使片上通信的效率大大提高,可靠性得到了一定的保证;它有效利用了网络接口对通信的控制,采用请求-应答的方式实现了对重构的控制,保证了重构过程中系统的稳定;它在路由接口处加入异步的FIFO,从而在保证通信效率的同时,又实现对片上多时钟域的支持;更重要的是,它还拥有一套完整的面向多应用的设计方法,降低了设计的复杂性,缩短了产品开发周期,有利于NoC技术实用化进程。实验结果表明,采用GNLB通信模型的系统完成论文中给出的不同任务模型所需的时间,优于基于总线结构和2D-Mesh实现的系统,平均分别可节省25%、36%的时钟周期;基于GNLB实现的系统的通信部分所消耗的资源明显小于基于2D-Mesh所消耗的资源;采用基于GNLB的设计方法映射后的通信代价优于其它同类方法,在映射论文中给出的应用模型时,比其它方法约减少了36%-39%的通信代价。