论文摘要
随着SoC应用越来越多,片上网络作为一种新的片上通信架构,除了要提供基本的BE通信服务,还需要提供各种不同特定应用对通信带宽、时延及时延抖动等QoS有保障要求的GS通信。如何提供能保障带宽、时延及时延抖动的服务成为NoC设计中一项关键技术。因此,对片上网络通信架构中的保障服务质量通信研究具有非常重要的意义。本文在深入分析片上网络中保障服务质量通信的基础上,针对目前片上网络保障服务质量方案存在的问题,提出一种保障服务质量算法,将此算法与传统BE路由算法结合,设计完成同时支持BE、GS的路由器,并对此路由器组成的片上网络进行了性能评估。首先,本文从面向连接与面向非连接方案异同、GS虚连接建立阶段的设计难点以及GS数据传输阶段需要解决的问题三方面进行了详细的分析。其次,在对片上网络保障服务质量方式分析基础上,采用分布式建立GS虚连接,借鉴基于象限虚拟网络自适应BE路由算法,提出带回退机制的象限虚网络自适应GS虚连接建立算法,提高了GS虚连接的建立成功率。在GS数据传输阶段,提出面向连接的QoS调度算法并理论证明了算法的正确性,该算法通过分布式地动态调整GS连接在每个路由器中的优先级,来解决共享同一物理链路的不同GS连接之间的传输冲突问题,从而保障了时延、带宽和时延抖动等QoS需求。该算法支持保障多种带宽申请,有效解决了IP核对通信架构保障服务质量多样性的要求,并且,通过结合通过BE通道分配动态优先级和监控GS流量两种方法,改善了BE服务质量、提高了资源利用率。随后,对算法进行了硬件建模,完成同时支持BE、GS路由器的RTL级建模,利用Design Compiler对其进行逻辑综合得到门级电路网表,利用SoC Encounter对网表进行布局布线得到最终版图。同时,通过利用Prime Time对网表进行静态时序分析,利用formality进行形式验证,保证了设计时序正确性及功能一致性。最后,本文利用片上网络性能评估平台对设计路由器组成的片上网络进行性能评估,结果表明,保障带宽和零抖动,同时能有效提高BE服务质量。