由于MPSoC技術(shù)一定程度上緩解了性能需求與功耗之間的矛盾,已廣泛應(yīng)用于高性能SoC設(shè)計。然而,芯片復(fù)雜度和規(guī)模的提高也使得MPSoC面臨巨大的驗(yàn)證、調(diào)試及測試壓力。緊迫的芯片開發(fā)周期及不確定性錯誤的存在,使得僅依賴硅前驗(yàn)證很難保證初次流片不出現(xiàn)缺陷和錯誤。因此在硅后利用調(diào)試技術(shù)快速發(fā)現(xiàn)和定位缺陷就至關(guān)重要。借助調(diào)試技術(shù)來發(fā)現(xiàn)和分析缺陷已成為減少調(diào)試成本和時間的關(guān)鍵�，F(xiàn)有的追蹤調(diào)試系統(tǒng)一般是基于多緩存仲裁和共享NoC的結(jié)構(gòu)。隨著MPSoC設(shè)計規(guī)模和復(fù)雜度的提升,現(xiàn)有方案已難以滿足MPSoC多核實(shí)時追蹤數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捫枨?并在帶寬與調(diào)試設(shè)計開銷之間存在深刻矛盾。為解決以上問題,本文引入了一種基于TNoC的片上追蹤數(shù)據(jù)傳輸解決方案。本文首先分析了MPSoC發(fā)展對硅后追蹤調(diào)試技術(shù)的需求,并對現(xiàn)有的硬件調(diào)試技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)合本人在實(shí)習(xí)期間參與的基帶芯片項(xiàng)目,深入剖析了基于TNoC的追蹤調(diào)試系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。從TNoC各組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計著手,研究了TNoC專用網(wǎng)絡(luò)接口、通用網(wǎng)絡(luò)接口等組件的設(shè)計和工作原理。通過引入統(tǒng)一的源端專用網(wǎng)絡(luò)接口和MSRAM接口協(xié)議提高了調(diào)試結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性和可復(fù)用性,并在源端專用網(wǎng)絡(luò)接口中引入雙緩沖器結(jié)構(gòu)來提高追蹤數(shù)據(jù)接收速率。同時對TNoC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、包交換技術(shù)、端口數(shù)據(jù)緩沖策略、流量控制等進(jìn)行了研究。通過介紹TNoC鏈路、IFL協(xié)議及TNoC數(shù)據(jù)包格式,深入分析了TNoC的設(shè)計和應(yīng)用特點(diǎn)。針對信號級調(diào)試的需求,引入了一種新穎的監(jiān)視器模塊。該模塊提升了監(jiān)視信號選擇的靈活性,更易滿足并發(fā)調(diào)試要求。為滿足MPSoC在不同調(diào)試場景下追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活篩選、分類和存儲的需求,引入了MBT模塊。同時引入了基于deflate算法的追蹤數(shù)據(jù)壓縮模塊以更有效利用存儲空間,并研究了其設(shè)計實(shí)現(xiàn)。本文對兩種調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和面積進(jìn)行了對比分析并得出以下結(jié)論:結(jié)構(gòu)設(shè)計上,基于TNoC的追蹤調(diào)試結(jié)構(gòu)由于采用了統(tǒng)一可配置的專用網(wǎng)絡(luò)接口,并得益于TNoC的分布式特點(diǎn)和通用網(wǎng)絡(luò)接口對跨時鐘域通信的支持等,擴(kuò)展性和復(fù)用性得到明顯提升。性能方面,通過性能仿真分析得出TNoC方案具有更高的性能優(yōu)勢,能更好地滿足多核并發(fā)調(diào)試需求。面積方面,基于TNoC方案與基于多緩存仲裁的方案相比節(jié)省了63%的緩存開銷,雖然邏輯開銷有所上升,但總體仍節(jié)省了約35%的面積開銷,有明顯的成本優(yōu)勢。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN47
【部分圖文】：

下圖展示了來自多個追蹤源的并發(fā)追蹤數(shù)據(jù)在復(fù)用 NoC 中的傳輸。圖2.2 多核并發(fā)追蹤數(shù)據(jù)流[60]2.2 NoC 技術(shù)NoC 概念提出近 20 年來已得到廣泛的研究和應(yīng)用。本節(jié)從 NoC 組件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由算法、流量控制等方面對 NOC 技術(shù)做了論述。2.2.1 NoC 基本組件(1) 路由器圖 2.3 為典型的 2D NoC 路由器結(jié)構(gòu)。由于可采用任何可能的策略來實(shí)現(xiàn)路由器，所以設(shè)計空間很大。NoC 技術(shù)的這一優(yōu)勢使得 NoC 平臺有更易滿足系統(tǒng)通信要求。與總線結(jié)構(gòu)不同的是，NoC 的性能可依據(jù)應(yīng)用需求來確定[34]，并且將其作為流量控制的一部分來實(shí)現(xiàn)。(2) 通信鏈路通信鏈路是連接兩端路由器的一組線。鏈路可能由一個或多個邏輯或物理通道組成，每個通道由一組導(dǎo)線組成[35]。為了實(shí)現(xiàn)全雙工連接，NoC 鏈路通常有兩個反方向的物理信道。鏈路可通過專用握手機(jī)制或 FIFO 等方法實(shí)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的同步[35]。利用異步鏈路可以實(shí)現(xiàn)全局異步本地同步（GALS, Global asynchronouslocal synchronous）系統(tǒng)。微片（flit）是鏈路層中一個重要的概念。微片是一個鏈路傳輸事務(wù)（數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)流）的最小單位。多數(shù)情況下，微片寬度與通道的數(shù)據(jù)線位寬（phit）相同。但在高度序列化的鏈路中，則一個微片可能會由多個 phit 組成。

該調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2.11 所示。圖2.11 復(fù)用 NoC 結(jié)構(gòu)的調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[58]H Yi 也通過復(fù)用 NoC 的方法進(jìn)行追蹤數(shù)據(jù)的傳輸，但由于需要停止執(zhí)行，所以不能滿足實(shí)時追蹤的要求[59]。針對基于 NoC 的多核并發(fā)調(diào)試系統(tǒng)，如圖 2.12 所示，J Gao 等人提出了一種實(shí)現(xiàn)多核集群化的算法[60]。該結(jié)構(gòu)通過復(fù)用功能 NoC 傳輸追蹤數(shù)據(jù)。還提出可通過共享集群之間的追蹤緩存來提高緩存的利用率并減小面積。各集群例化各自的追蹤緩存，集群內(nèi)的追蹤源共享緩存。同時需要通過算法有效劃分集群以在 QoS 的同時提高追蹤緩存的使用效率。圖2.12 基于復(fù)用 NoC 和基于集群的并發(fā)追蹤結(jié)構(gòu)[60]基于復(fù)用 NoC 的追蹤調(diào)試系統(tǒng)與功能通信間存在帶寬競爭，當(dāng)追蹤數(shù)據(jù)量很大

群例化各自的追蹤緩存，集群內(nèi)的追蹤源共享緩存。同時需要通過算法有效劃分集群以在 QoS 的同時提高追蹤緩存的使用效率。圖2.12 基于復(fù)用 NoC 和基于集群的并發(fā)追蹤結(jié)構(gòu)[60]基于復(fù)用 NoC 的追蹤調(diào)試系統(tǒng)與功能通信間存在帶寬競爭，當(dāng)追蹤數(shù)據(jù)量很大
【參考文獻(xiàn)】

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