基于GALS的片上網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究.pdf

1、隨著單芯片集成工藝的發(fā)展，基于傳統(tǒng)總線式通信的片上系統(tǒng)逐漸成為制約芯片處理能力的瓶頸，復雜的架構(gòu)，低效率的數(shù)據(jù)通信都迫使人們將目光轉(zhuǎn)向片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究。片上網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計上把資源處理節(jié)點和路由通信接口分離，正是這種設(shè)計促使不同時鐘頻率模塊接入系統(tǒng)成為可能，使得全局異步局部同步式系統(tǒng)級芯片設(shè)計占有優(yōu)勢，但在異步時鐘域之間安全，高效通信成為設(shè)計片上網(wǎng)絡(luò)的難題。本文根據(jù)片上網(wǎng)絡(luò)全局異步局部同步特點，提出一種改進型路由通信模型，使用低復雜度維序路

2、由算法，能夠高效完成數(shù)據(jù)跨時鐘域通信，并有效改善網(wǎng)絡(luò)性能。
　　綜合利用片上網(wǎng)絡(luò)全局異步局部同步特點，使用類似計算網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)概念對片上網(wǎng)絡(luò)中同步時鐘頻率資源節(jié)點聚集，形成一個同步時鐘域。由于同步時鐘域內(nèi)所有資源節(jié)點工作在同時鐘頻率，通信實現(xiàn)簡單，所以在同步時鐘內(nèi)使用復雜度低、且高效的無緩存路由技術(shù)。在各個時鐘域之間，使用高效的異步FIFO通信。數(shù)據(jù)由資源節(jié)點產(chǎn)生，若是需要傳遞給其它時鐘域，則直接使用異步FIFO傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)提

3、前分流，達到一種邏輯分層路由效果。本文設(shè)計安全、高效的異步 FIFO，利用格雷編碼和雙觸發(fā)器技術(shù)確保FIFO安全、高效跨時鐘域傳遞數(shù)據(jù)。這種設(shè)計不但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)提前分流、避免擁塞，還能在很大程度上節(jié)省片上網(wǎng)絡(luò)存儲資源，達到網(wǎng)絡(luò)模型性能最優(yōu)化。
　　本文使用Verilog HDL硬件描述語言在QuartusⅡ9.0平臺上設(shè)計片上網(wǎng)絡(luò)通信模型，使用Modelsim對片上網(wǎng)絡(luò)通信模型做了路由功能性和網(wǎng)絡(luò)性能仿真驗證，路由器作為片上網(wǎng)絡(luò)模