基于随机路由的高性能片上路由器设计与仿真

片上网络作为片上系统的互联机制,解决了多核芯片扩展性、时钟同步等方面的问题。高性能片上路由器作为片上网络的核心结构,已经成为一个重要的研究课题。提出了一种基于随机路由的高性能片上路由器的设计结构,实现了虚通道技术、随机路由算法、信元反馈机制。使用Verilog完成设计,通过Modelsim软件仿真后可以证明,该路由器能够正常运行,并满足功能和时序要求,同时,使用该片上路由器的片上网络的吞吐量和平均延迟性能较好。

全定制交叉节点队列片上路由器

多核技术已经成为现在芯片发展的主流,片上路由器成为核间通信的主要方式。在半导体技术进入深亚微米阶段,对于片上路由器的时延、面积和功耗等性能提出了更高的要求。大量文章研究新型路由器结构以满足高性能路由器的要求。根据排队论模型对交叉节点队列路由器进行了Matlab建模仿真,确定了队列深度为4及轮询算法在交叉节点队列路由器中能获得更加平衡的性能。然后,提出了交叉节点队列路由器的各主要模块结构,并以此设计了各模块RTL电路。最后,使用Free PDK45nm工艺库,对所设计的交叉节点队列路由器进行了全定制版图设计与仿真。在工作温度70℃,电源电压1.1V条件下,该路由器关键路径时延为0.271ns,版图总面积为84500μm2,平均功耗为267.5438m W。

“包-电路交换”片上路由器设计与实现

在片上网络(NoC)设计中,片上路由器的优劣将直接影响整个NoC系统的性能.文中综合考虑了包交换方式和电路交换方式的优缺点,采用"包-电路交换"方式,设计并实现了一种低硬件资源消耗、高性能的"包-电路交换"片上路由器.

一种用于片上网络的异步共享FIFO设计

针对片上网络(NoC),本文提出一种能被多个输入端口共享的新型异步FIFO结构.与传统FIFO结构相比,共享FIFO能提高片上网络FIFO单元的利用率.实验结果表明,采用共享FIFO结构片上网络吞吐量和平均延时较传统FIFO结构片上网络有着明显改善.

数据驱动片内多核通信结构

针对当前条件下多核处理器遇到的通信瓶颈问题,设计了一种采用数据驱动机制的片内多核通信结构,该结构包括数据驱动模块和片上路由器.数据驱动模块用来进行数据完备性检测;片上路由器则实现处理器核间的通信及"簇"间通信.在Altera公司的CycloneIII开发板上使用NIOS软核构建了多核系统进行了验证.实验结果表明,本设计可以有效的实现多核片内通信,具有很好的可扩展性.