应用于片上网络(NoC)的差错控制编码的设计与实现

摘要

片上网络（NoC）是将计算机网络互联的设计理念引入到芯片设计中来，在芯片上实现基于网络通信的多核系统，将成为新一代集成电路设计的主流技术。但随着半导体工艺的发展，供电电压降低，总线密度增大，片上信号通信的可靠性越来越难以保证。因此有必要引入差错控制方法以保证通信质量。
　　 本文对NoC差错控制方法进行了研究。结合NoC的结构，通过在NoC中引入通信系统中的差错控制机制，可以提高其信号传输的可靠性，降低误码率。然而纠错编码的引入必定带来额外的功耗，需要在可靠性和功耗之间取得合理的折中。本文研究并实现了适用于目前片上网络通信信道的三种差错控制编码技术，通过纠错能力，功耗，延迟，电路面积等数个方面对这三种方案进行了比较。
　　 在深亚微米尤其是纳米级工艺条件下，互连线上的低供电电压使得信号传输过程中极易产生误码，往往会有多个错误产生。本文对能够纠正2个错码的BCH码进行了研究和设计，并将该码应用在Hermes NoC平台上。最后，在FPGA上成功地实现了一个基于BCH码的交换.交换的NoC差错控制系统。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.1.1 Soc设计方法简介

1.1.2 NoC设计方法简介

1.2 本文主要研究内容和研究安排

第2章 NoC概述及其总线互连编码方案

2.1 NoC概述

2.1.1 NoC的基本概念

2.1.2 NoC的技术优势分析

2.1.3 NoC的关键技术难点

2.2 片上通信的可靠性

2.3 NoC的容错机制

2.4 NoC总线互连编码方案

2.4.1 低功耗编码(LPC,Low Power Coding)

2.4.2 串扰避免编码[9]-[12](CAC,Crosstalk Avoidance Coding)

2.4.3 差错控制编码(Error Control Coding)

第3章 适用片上网络的差错控制编码算法的设计

3.1 三种编码方案码间距离与纠错能力的比较

3.2 三种编码方案编码效率的比较

3.3 三种编解码方案的硬件设计

3.3.1 汉明(15,11)编解码器的电路设计及功能仿真

3.3.2 OWC汉明(16,11)编解码器的电路设计及功能仿真

3.3.3 BCH(15,7)编解码器的电路设计及功能仿真

3.3.4 三种编码的后端综合及比较

3.4 本章小结

第4章 基于BCH码的NoC差错控制系统的FPGA验证

4.1 Hermes平台简介

4.2 BCH码在Hermes NoC中的应用

4.3 NoC差错控制系统的FPGA实现

4.3.1 FPGA设计方法简介

4.3.2 FPGA实现

第5章 全文总结

5.1 已经取得的研究结果

5.2 有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢