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片上互联总线NoC.
资料介绍
一、NoC的产生背景
随着半导体工艺的不断进步，芯片设计已经进入了超大规模集成（ULSI）时代，单个芯片上可以集成的计算核心、存储单元和功能IP模块数量呈指数级增长。传统的片上互联方案，比如总线架构、交叉开关架构，逐渐暴露出扩展性不足、通信效率低、功耗大等问题，已经无法满足百核乃至千核时代的片上通信需求。
传统共享总线架构中，所有主设备共享同一条通信链路，同一时刻只能有一个主设备占用总线进行传输，当设备数量增加时，总线的争用冲突会急剧增加，系统整体通信带宽会迅速下降，同时总线的时钟同步设计难度也会随着线长增加而指数提升，无法支持更高的工作频率。交叉开关架构虽然可以实现多对设备同时通信，但它的硬件资源复杂度随端口数量呈平方增长，当端口数量达到数十个之后，交叉开关的面积和功耗就会达到不可接受的水平，同样不支持大规模扩展。
在这样的技术背景下，借鉴计算机网络中分组交换的思想，研究人员提出了片上网络（Network-on-Chip，简称NoC）架构，为大规模众核芯片提供了一种可扩展、高并行、低功耗的片上互联方案，逐渐成为现代众核处理器、高端SoC芯片的主流片上互联技术。
二、NoC的基本架构
NoC架构整体可以分为拓扑结构、路由节点、交换机制、路由算法、流控机制五个核心部分，每个部分的设计都直接影响NoC的整体性能、面积与功耗。
2.1 拓扑结构
拓扑结构定义了NoC中路由节点和通信链路的连接方式，决定了数据传输的路径选择范围，常见的拓扑结构包括以下几类：
1. 规则二维mesh拓扑：这是目前工业界最常用的NoC拓扑结构，路由节点按照二维网格排列，每个内部节点只和上下左右四个相邻节点连接，边界节点只和2-3个相邻节点连接，每个节点通常连接一个本地IP核。Mesh拓扑结构的优势是结构规整，物理布局布线简单，可扩展性好，缺点是当芯片尺寸较大时，对角线节点之间的通信跳数较多，传输延迟较高。
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