NoC测试端口选择方法与Dmesh结构研究

摘要

随着片上系统(SoC)的集成度将越来越高，数以百计的十亿级晶体管的核将集成在一个片子上。这样的片上系统要求模块间的通讯带宽须达到Gbits/s，并且为了满足快速投放市场的需求还须具有可重用性。传统的总线结构面临这两方面的挑战越来越严峻。为了解决这些问题，有人提出了一种新的结构，称为片上网络NoC(Network on Chip)，提出用集成交换网络(Integrated Switching Networks)来连接片上系统中的核，从体系结构上彻底解决了总线架构难以克服的问题。NoC不仅具有良好的空间可扩展性，还提供了很好的并行通讯能力，势必将成为替代总线通讯方式的一种理想的解决方案。NoC以分组交换作为基本通讯技术，采用全局异步-局部同步GALs(Globally Asynchronous Locally Synchronous)的通讯机制，每一个资源节点都工作在自己的时钟域，而不同的资源节点之间则通过通讯节点进行异步通讯，从而很好地解决了单一时钟同步的问题。片上网络满足了未来片上系统的两大重要需求：可重用性和带宽。随着片上系统的设计越来越复杂，片上网络将是下一代片上系统首选的结构。 本论文主要的工作有： (1)主要介绍了NoC的测试和拓扑结构。随着芯片集成度越来越高，片上系统测试的重要性日趋重要；而拓扑结构从根本上决定了NoC的诸多方面性能。对这两方面的研究很有必要。 (2)提出了一种NoC测试端口位置和数量的优化选取的方法，它在系统功耗限制的条件下，确定input/output端口的对数，以所有核测试路径总和最短为目标，优化选取NoC测试端口的最佳位置。本方案在测试功耗不超过系统允许的最大功耗条件下，最大限度地选取测试端口的对数来进行并行测试，从而能高效地完成对核的测试，同时又能有效地避免因测试带来的器件损坏。实验结果表明这种方法提高了测试效率，降低了NoC的总体测试代价。 (3)对二维网格进行了改进，提出了对角互连的DMesh结构和结合二维环绕对边互连的TDMesh结构。并且分别提出对应适用的DXY路由算法和TDXY路由算法。在经典的XY确定性路由算法上增加了对角方向的路由选择。从而节省网络节点间的路由路径长度，且路径更加多样。通过实验模拟路由过程验证得出本文提出的DMesh结构和TDMesh结构很好的达到了预期的目的。

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文摘

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1系统芯片SoC

1.1.1 SoC产生的背景

1.1.2 SoC的主要技术

1.1.3 SoC面临的挑战

1.2片上网络NoC

1.2.1 NoC提出的技术背景

1.2.2 NoC的特点

1.2.3 NoC与总线结构的比较

1.3本文的组织结构

第二章Noc的基础介绍

2.1 NoC的概念与定义

2.1.1什么是NoC

2.1.2 NoC的基本概念

2.2 NoC的测试

2.2.1 NoC的测试特点

2.2.2 NoC测试面临的难题

2.2.3 NoC协议栈及测试服务

2.2.4基于片上网络的SoC模块测试方法

2.3 NoC的拓扑结构

2.3.1 NoC拓扑结构的分类

2.3.2规则拓扑

2.3.3非规则拓扑

2.3.4常见的拓扑结构

第三章功耗限制下的Noc测试端口的优化选择方法

3.1概述

3.2基础知识

3.3相关工作

3.4 NoC并行测试

3.5算法思想

3.6算法描述

3.7实验结果

3.8总结

第四章Dmesh片上网络拓扑结构

4.1概述

4.2 NoC路由的相关知识

4.3 Dmesh结构

4.4 Dmesh结构的路由算法

4.5 Dmesh结构节点坐标表示

4.6 Dmesh结构的扩展

4.7实验结果

4.8总结

第五章总结与展望

5.1本文总结

5.2 NoC的未来发展

参考文献

研究生期间撰写的论文