多核处理器片上网络系统级建模研究

摘要

随着半导体制造工艺的不断进步，单个硅晶片上集成的晶体管数目不断增长，多核处理器成为技术不断发展的产物。随着多核处理器核心数目的不断增加，继而带来了一些问题，其中的核间通信技术就是当今多核处理器系统研究的热点问题。传统的总线式核间通信方式面临着可扩展性差，通信效率低等局限，而借鉴传统计算机网络思想的片上网络(Network on Chip，NoC)的出现解决了这一系列问题。同时，芯片设计规模和复杂度不断增加，系统开发周期延长，传统的软硬件串行开发模式已不能适应市场的需求。所以在硬件设计开始之前进行系统级模型的建立就成了必要，建立的模型可以用于软件的提前开发以及硬件最优架构的探索。
　　本论文在以上这些背景下对2D-Mesh拓扑结构的片上网络进行事务级建模，主要进行了以下工作:
　　(1)首先使用SystemC和TLM2.0的建模思想实现FIFO类和片上网络各个组件模型类的设计，包括网络接口模型、网络链路模型以及路由单元模型，模型的关键参数设计为可配置并添加了虚拟通道支持，FIFO类在组件模型中实例化使用;
　　(2)实例化各个模块类，配置模块参数以及绑定情况，将模块进行组合构建出2D-Mesh拓扑结构的片上网络模型，为避免手写大量配置文件，设计了专门的GUI界面实现模型的配置;
　　(3)采用开放虚拟平台OVP(1M)提供的高性能处理器模型，结合定制的片上网络模型，构建多核处理器虚拟平台，用于数据包的收发，来验证事务级片上网络模型的功能，并对模型的性能进行了分析。另外针对网络拥塞情况提出了一种优化的路由算法，可将性能提升高达一倍左右。说明了通过对片上网络的建模及仿真，可评估片上网络性能，优化设计参数，从而进一步指导硬件设计。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 片上网络概述及国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 论文章节安排

1．5 本章小结

2 片上网络关键技术

2．1 基本组件

2．2 拓扑结构

2．3 路由算法

2．4 虚拟通道

2．5 交换机制

2．6 本章小结

3 模型建立工具和开发环境搭建

3．1 多核处理器建模工具

3．2 GUI开发工具

3．3 本章小结

4 NoC模型组件库及配置界面设计

4．1 FIFO类的实现

4．2 网络接口类及配置子窗口的实现

4．3 网络链路类及配置子窗口的实现

4．4 路由单元类及配置子窗口的实现

4．5 本章小结

5 片上网络模型性能分析

5．1 多核处理器虚拟平台的生成

5．2 性能分析举例

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献