【摘要】：片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)是一種用于多處理器片上系統(tǒng)(MPSoC)的新型通信方法。該技術(shù)采用基于網(wǎng)絡(luò)通訊的系統(tǒng)架構(gòu),不僅提高了通信效率,而且改善了可擴(kuò)展性。同時(shí),片上網(wǎng)絡(luò)的引入有效地解決了傳統(tǒng)的總線式SoC中出現(xiàn)的全局同步、帶寬受限和功耗等問(wèn)題。然而,隨著集成電路工藝地逐步發(fā)展,特別是進(jìn)入深亞微米工藝以后,NoC中互連結(jié)構(gòu)引起的串?dāng)_等非理想效應(yīng)帶來(lái)了功耗、延時(shí)和可靠性等一系列問(wèn)題。因此如何設(shè)計(jì)高速低功耗的NoC互連結(jié)構(gòu)成為片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究的熱點(diǎn)之一。針對(duì)NoC中互連的功耗問(wèn)題,提出了一種新型具有抑制串?dāng)_能力的低功耗編碼——AGM。該編碼的低功耗部分采用在低功耗自校準(zhǔn)編碼(SCG)的基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的GM編碼。同時(shí),為了提高編碼抑制串?dāng)_的能力引入時(shí)間編碼技術(shù)。該編碼的編解碼器結(jié)構(gòu)中還加入了并串/串并轉(zhuǎn)換電路,通過(guò)減少互連線數(shù)量的方式降低互連功耗和節(jié)約布線資源。仿真結(jié)果表明,對(duì)于32bit隨機(jī)數(shù)據(jù)源,AGM編碼將互連線功耗降低了37.51%。為了進(jìn)一步降低NoC的互連功耗,采用低功耗編碼與低擺幅技術(shù)結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。在發(fā)送電路中,先進(jìn)行AGM低功耗編碼,再采用一種基于電荷分享的電容型低擺幅發(fā)送電路(CCS)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。AGM編碼有效地降低數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)率,CCS電路將電容預(yù)加重型技術(shù)和電荷分享型技術(shù)相結(jié)合,不但降低了數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的擺幅,而且使得信號(hào)在“0→1”跳變時(shí)無(wú)需從VDD獲取能量,從而使互連線動(dòng)態(tài)功耗直接減半,同時(shí)該電路還繼承了電容預(yù)加重型電路的高帶寬優(yōu)點(diǎn)。在接收電路中,利用AC耦合電阻反饋反相器(CRFI)將信號(hào)偏置在VDD/2附近,同時(shí)轉(zhuǎn)換為RZ脈沖信號(hào)。最后通過(guò)遲滯比較器將信號(hào)還原為全擺幅信號(hào),并通過(guò)AGM解碼器還原數(shù)據(jù)信息�；赟MIC 65nm工藝,采用Cadence IC610軟件對(duì)其進(jìn)行仿真,結(jié)果表明,CCS電路和AGM編碼結(jié)合的方式能夠有效的降低互連線上的功耗,同時(shí)提高了其抑制串?dāng)_的能力。相比于不使用AGM編碼的全擺幅電路,單獨(dú)使用AGM編碼和CCS低擺幅電路在降低功耗方面分別為40%和72%左右,而采用AGM編碼和CCS低擺幅電路結(jié)合的方式,其功耗下降了82%左右。同時(shí)由于數(shù)據(jù)抑制串?dāng)_能力的提高,數(shù)據(jù)最大傳輸速率進(jìn)一步提高。
[Abstract]:NoC (NoC) is a new communication method for multiprocessor on-chip systems (MPSoC). This technology uses a network-based communication architecture, which not only improves communication efficiency, but also improves scalability. At the same time, the introduction of NoC effectively solves the global synchronization, bandwidth constraints and bandwidth limitations in the traditional bus-based SoC. However, with the development of IC technology, especially deep submicron technology, the crosstalk caused by interconnection structure in NoC brings a series of problems, such as power consumption, delay and reliability. Therefore, how to design high-speed and low-power interconnection structure of NoC has become a hot topic in NoC design and research. One. Aiming at the problem of interconnection power consumption in NoC, a novel low-power coding with crosstalk suppression capability, AGM, is proposed. The low-power part of the coding adopts GM coding improved on the basis of low-power self-calibration coding (SCG). At the same time, time coding technology is introduced to improve the ability of coding to suppress crosstalk. In order to reduce the interconnection power consumption and save wiring resources, parallel-series/series-parallel converter circuit is added to the codec structure. Simulation results show that AGM coding reduces the interconnection power consumption by 37.51% for 32 bit random data sources. In order to further reduce the interconnection power consumption of NoC, low power coding and low swing are adopted. In the transmitting circuit, AGM low-power coding is used first, and then a capacitive low-swing transmitting circuit based on charge-sharing (CCS) is used to transmit the data. AGM coding can effectively reduce the data turnover rate. CCS circuit combines capacitive pre-weighting technology with charge-sharing technology, which not only reduces the number of data The swing amplitude is reversed so that the signal does not need to get energy from the VDD during the "0_1" jump, thus reducing the interconnect dynamic power consumption by half directly. The circuit also inherits the high bandwidth advantage of the capacitor pre-weighting circuit. In the receiving circuit, the AC coupled resistance feedback inverter (CRFI) is used to bias the signal near the VDD/2 while reversing. Finally, the signal is reduced to full swing signal by hysteresis comparator, and the data information is restored by AGM decoder. Based on SMIC 65nm process, the simulation is carried out by Cadence IC610 software. The results show that the combination of CCS circuit and AGM coding can effectively reduce the power consumption of interconnects, and improve its performance. Compared with the full swing circuit without AGM coding, the power consumption of AGM coding and CCS low swing circuit is reduced by 40% and 72% respectively, while the power consumption of AGM coding and CCS low swing circuit is reduced by 82%. The transmission rate is further improved.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN402

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本文編號(hào)：2205734