支持保障服务的网络接口设计

摘要

作为解决复杂SoC中全局通信问题的一种全新方案，片上网络在近几年来受到了广泛的关注。它既具有许多不同于传统网络的特点，也有不同于传统片上总线的独特之处。网络接口作为片上网络组织结构的重要组成部分，也成为了许多科研机构研究的热点之一。
　　本文在分析国内外相关研究，深入理解AXI协议和保障服务体系的基础上，针对片上网络自身固有的特点，实现了支持分布式建立保障服务的网络接口结构。
　　本文设计的网络接口符合AXI协议，支持自适应和确定性两种路由算法，具有数据打包解包功能，支持主设备和从设备同时对外通信，与路由器通信采用基于信任（credit）的流控机制。同时支持保障服务（Guaranteed-Service，GS）和尽力服务（Best-Effort，BE）两种服务方式，对尽力服务的数据包进行基于排序表查询的乱序事务处理；支持分布式建立GS服务的三种方式。在解包通路中还采用了一种并行解包机制，该机制将解包粒度数据包缩小到微片，从而减小了解包通路的平均延时。按照Top-Down的IC设计流程，用Verilog硬件描述语言完成了网络接口的RTL级建模。
　　最后，该网络接口结合课题组已设计的GS路由器搭建了一个GS片上网络，使用课题组开发的性能评估平台，在完成了网络接口功能验证的基础上进行了全面的性能评估，并对得到的性能数据进行了详细地分析。验证结果和性能评估数据表明，本文设计的网络接口实现了预想功能，并且性能良好。

目录

支持保障服务的网络接口设计

NETWORK INTERFACE DESIGN SUPPORTING GUARANTEED SERVICE

摘　要

Abstract

目 录

第 1 章 绪论

1.1 　课题背景及其研究意义

1.2 　课题的国内外研究现状

1.3 　本文主要研究内容

1.4 　论文结构

第 2 章 片上网络中的排序问题分析

2.1 　AMBA AXI总线协议简介

2.2 　AXI协议排序模型

2.3 　片上网络排序问题分析

2.4 　GS网络接口的排序机制

2.5 　本章小结

第 3 章 保障服务机制

3.1 　基于连接保障服务的三种实现方式

3.2 　分布式GS链路的建立

3.3 　GS数据调度过程

3.4 　分布式GS链路的撤销

3.5 　本章小结

第 4 章 支持GS服务的网络接口设计

4.1 　GS网络接口整体设计

4.2 　主从设备接口设计

4.3 　打包数据通路设计

4.4 　解包数据通路设计

4.5 　分布式GS控制通路设计

4.6 　响应数据包全局排序通路设计

4.7 　本章小结

第 5 章 GS网络接口的性能评估

5.1 　GS网络接口的功能验证

5.2 　GS网络接口的性能指标

5.3 　GS网络接口的性能曲线分析

5.4 　GS网络接口的逻辑综合

5.5 　本章小结

结　论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致　谢