Dom > Izložba > Sadržaj

Sistem na čipu (SoCs) Intermodulska komunikacija

Mar 08, 2019

Sistemi na čipu čine mnoge izvršne jedinice. Ove jedinice moraju često slati podatke i upute naprijed i natrag. Zbog toga, svi osim najtrivijalnijih SoC-ova zahtijevaju komunikacijske podsisteme. Prvobitno, kao i kod drugih mikroračunarskih tehnologija, korištene su arhitekture sabirnica podataka, ali su nedavno projekti zasnovani na oskudnim interkomunikacijskim mrežama poznatim kao mreže na čipu (NoC) porasle na istaknuto mjesto i predviđaju da će uskoro prestići arhitekture sabirnica za SoC dizajn. .


Bus-based komunikacija

Istorijski gledano, zajednička globalna kompjuterska sabirnica tipično je povezivala različite komponente, koje se nazivaju i "blokovi" sistema na čipu. Veoma uobičajena sabirnica za komunikaciju između sistema na čipu je ARM-ov standard za arhitekturu magistrale (AMBA).


Direktni kontrolori pristupa memoriji prenose podatke direktno između vanjskih sučelja i SoC memorije, zaobilazeći CPU ili upravljačku jedinicu, čime se povećava protok podataka sustava na čipu. Ovo je slično nekim upravljačkim programima uređaja za periferne uređaje na komponentnim PC arhitekturama sa više čipova.


Kompjuterske sabirnice su ograničene u skalabilnosti, podržavajući samo do desetak jezgara (višejezgrenih) na jednom čipu. Kašnjenje žice nije skalabilno zbog stalne minijaturizacije, performanse sistema se ne podudaraju sa brojem pričvršćenih jezgara, SoC-ova radna frekvencija se mora smanjiti sa svakim dodatnim jezgrom za napajanje da bude održiva, a duge žice troše velike količine električne energije. Ovi izazovi su previsoki za podržavanje mnogih sistema na čipu.


Mreža na čipu

Glavni članak: Mreža na čipu

Krajem 2010. godine, pojavio se trend sistemskih komunikacijskih podsistema na čipu u smislu mrežne topologije umjesto protokola zasnovanih na sabirnici. Trend ka većem broju procesorskih jezgara na SoC-ovima uzrokovao je efikasnost komunikacije na čipu da postane jedan od ključnih faktora u određivanju ukupnih performansi i troškova sistema. To je dovelo do pojave interkonekcijskih mreža sa router-baziranom komutacijom paketa poznatom kao "mreže na čipu" (NoCs) kako bi se prevazišla uska grla mreža zasnovanih na sabirnici.


Mreže na čipu imaju prednosti, uključujući usmjeravanje prema destinacijama i aplikacijama, veću energetsku efikasnost i smanjenu mogućnost konflikta sabirnice. Arhitekture mreže na čipu uzimaju inspiraciju iz mrežnih protokola kao što su TCP i paket Internet protokola za komunikaciju na čipu, iako oni obično imaju manje mrežnih slojeva. Optimalne mrežne arhitekture na čipu su u stalnom području velikog istraživačkog interesa. NoC arhitekture se kreću od tradicionalnih topologija distribuirane računarske mreže kao što su torus, hiperkocka, mreže i stablo mreže do rasporeda genetskog algoritma do randomiziranih algoritama kao što su slučajne šetnje sa grananjem i randomizirano vrijeme za život (TTL).


Mnogi SoC istraživači smatraju da je NoC arhitektura budućnost dizajna sistema na čipu jer su pokazali da efikasno ispunjavaju potrebe za snagom i propusnošću SoC dizajna. Trenutne NoC arhitekture su dvodimenzionalne. 2D IC dizajn ima ograničene izbore planiranja kako se broj jezgara u SoC-ovima povećava, tako da se pojavljuju trodimenzionalni integrisani krugovi (3DIC), SoC dizajneri traže izgradnju trodimenzionalnih on-chip mreža poznatih kao 3DNoC.