【摘要】：隨著半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展與納米級(jí)的制造工藝的到來(lái),集成電路芯片設(shè)計(jì)上能運(yùn)用更為復(fù)雜的電子系統(tǒng),來(lái)滿(mǎn)足目前高性能的集成電路芯片的需要。一種借鑒計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的全新集成電路體系結(jié)構(gòu),NoC(Network on Chip)片上路由網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生,通過(guò)資源節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)路由的方式實(shí)現(xiàn)電路芯片內(nèi)部各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)間的通信。本文首先對(duì)NoC路由機(jī)制的基本理論和基本原理進(jìn)行了分析,并且分別對(duì)路由算法、路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、仲裁器進(jìn)行了深入的研究與比較,在充分調(diào)研與分析以后,選取了具有良好的擴(kuò)展性、規(guī)律性、健壯性的Mesh算法作為基本路由算法,并定制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了具有路由路徑唯一且可預(yù)測(cè)特征的XY路由算法。在仲裁算法的實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)上,采取了公平性強(qiáng)的輪詢(xún)仲裁器。并通過(guò)對(duì)同步電路與異步電路的深入比較與分析,在控制電路的設(shè)計(jì)上采用了事件驅(qū)動(dòng)的Click異步控制器,避免了同步電路設(shè)計(jì)在整體時(shí)鐘控制下工作造成的大負(fù)荷、功耗浪費(fèi)、時(shí)鐘漂移、電路延時(shí)等問(wèn)題。以上算法采用異步微流水線(xiàn)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn),NoC路由機(jī)制基于規(guī)則的Mesh網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)采用四向點(diǎn)到點(diǎn)的路由通信方式,資源節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)本地IO端口互聯(lián),最終實(shí)現(xiàn)資源節(jié)點(diǎn)到資源節(jié)點(diǎn)間的信息交互的目的。整個(gè)電路設(shè)計(jì)采用Xilinx公司的Vivado開(kāi)發(fā)工具對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與仿真,文中對(duì)1×1,2×2,4×4的基于Mesh算法的異步NoC設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)現(xiàn),在路由節(jié)點(diǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分別采用了串行與并行兩種設(shè)計(jì)思路,最終對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較與分析。最后,本文運(yùn)用上述異步NoC機(jī)制實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的Booth乘法器設(shè)計(jì)。并通過(guò)Xilinx公司的Vivado開(kāi)發(fā)工具對(duì)基于異步NoC機(jī)制的Booth設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與仿真,并對(duì)改進(jìn)的Booth乘法器的計(jì)算性能進(jìn)行了分析。從而驗(yàn)證了異步Mesh網(wǎng)絡(luò)的NoC路由電路的實(shí)用性與正確性。
【圖文】：

將事件與通信分離的機(jī)制，從根本上解決了電路時(shí)序入手，在電路分析時(shí)配合使用相對(duì)時(shí)序分析的手段，保證著這些異步控制器的不斷發(fā)展，使得異步電路的設(shè)計(jì)變步電路的優(yōu)勢(shì)日益凸顯[53]。 CElement 異步控制器步電路與同步電路最大的區(qū)別是有無(wú)時(shí)鐘信號(hào)，在多數(shù)有效的，所以信號(hào)的跳變會(huì)對(duì)整個(gè)電路的功能產(chǎn)生影響，路設(shè)計(jì)中要解決的首要難題[25]。根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)理論，競(jìng)是電路信號(hào)的變化并沒(méi)有傳遞到另一個(gè)信號(hào)上，或者說(shuō)信干擾或者屏蔽，CElement 的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題ller 在 1955 年提出，是目前應(yīng)用最為廣泛的異步控制單元捆綁”的握手協(xié)議，但是由于這種電路在握手通訊過(guò)程中束，導(dǎo)致后期需要進(jìn)行大量的時(shí)序驗(yàn)證工作才能保證電

A B C0 0 00 1 KEEP1 0 KEEP1 1 1通過(guò) CElement 的邏輯實(shí)現(xiàn)以及邏輯表達(dá)式得到表 1 中真值表，僅當(dāng)輸入端A 和 B 兩者均為 0 時(shí)，輸出端 C 將變?yōu)?0；當(dāng)兩者的值均為 1 時(shí)，輸出端才為 1；此外的情況下，輸出值將一直保持不變。與同步電路不同的是，在 CElement 的控制中沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的離散時(shí)間信號(hào)，電路模塊之間的通信或者流水操作都是通過(guò)逐級(jí)流水握手信號(hào)完成的。Mulle流水電路的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示，其包括控制電路 CElement 和功能電路模塊，在控制電路中包含兩路控制：請(qǐng)求信號(hào) Req 和應(yīng)答信號(hào) Ack，，前者主要是啟動(dòng)一個(gè)操作，而后者表示操作的完成。
【學(xué)位授予單位】：廣西民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN47

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599064