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面向自动驾驶的高性能计算芯片互联与一致性协议设计.docx
资料介绍
面向自动驾驶的高性能计算芯片互联与一致性协议设计
摘要：高性能计算芯片互联与一致性协议是自动驾驶多芯片计算平台的核心技术，通过高效的芯片间互联与数据一致性保障，实现多芯片的协同计算。本文系统分析了芯片互联与一致性协议的技术方法，涵盖互联拓扑、传输协议、缓存一致性、内存语义以及故障隔离，深入探讨了芯片互联在自动驾驶高性能计算平台中的工程实践。
一、引言
在自动驾驶高性能计算平台中，单颗芯片的算力已无法满足L4级自动驾驶的需求，多芯片协同计算成为必然选择。多芯片之间的互联带宽与一致性协议直接影响系统的计算性能与编程模型。高带宽、低延迟的芯片互联使多颗芯片能够像单颗芯片一样协同工作，缓存一致性协议确保各芯片缓存中的数据保持一致。2026年，NVLink、CCIX、CXL等芯片互联协议在自动驾驶计算平台中得到了应用，多芯片协同计算方案在高端智驾域控制器中逐步普及。
二、互联拓扑
2.1 星型拓扑
星型拓扑以一颗芯片为中心，其他芯片通过中心芯片互联。星型拓扑的结构简单，中心芯片的带宽成为瓶颈。
2.2 网状拓扑
网状拓扑中每颗芯片与其他芯片直接互联，带宽高、延迟低，在芯片数量较多时具有优势。网状拓扑的布线复杂，芯片面积较大。
三、传输协议
3.1 NVLink
NVLink是英伟达的专有芯片互联协议，提供极高带宽与极低延迟的芯片间通信。NVLink在英伟达的GPU芯片之间互联，支持GPU之间的直接数据访问，不需要经过CPU。
3.2 CXL
CXLCompute Express Link是一种开放的芯片互联协议，基于PCIe物理层，支持缓存一致性、内存语义与IO语义。CXL在CPU、GPU、FPGA等异构芯片之间提供高带宽、低延迟的互联。
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