Dom > Razstava > Vsebine

Sistem na čipu (SoCs) Intermodulska komunikacija

Mar 08, 2019

Sistemi na čipu obsegajo številne izvedbene enote. Te enote morajo pogosto pošiljati podatke in navodila naprej in nazaj. Zaradi tega vsi, razen najbolj nepomembnih SoC, zahtevajo komunikacijske podsisteme. Prvotno so bile, tako kot pri drugih mikroračunalniških tehnologijah, uporabljene arhitekture podatkovnih vodil, vendar so se pred kratkim razvile zasnove, ki temeljijo na redkih interkomunikacijskih omrežjih, znanih kot omrežja na čipu (NoC), in so napovedane, da bodo v bližnji prihodnosti prehitele avtobusne arhitekture za projektiranje SoC. .


Bus-based komunikacija

Zgodovinsko gledano je skupni globalni računalniški avtobus običajno povezoval različne komponente, imenovane tudi "bloki" sistemskega čipa. Zelo pogosta povezava za komunikacije med sistemi na čipu je standard ARM za napredno mikrokrmilniško arhitekturo (AMBA).


Neposredni krmilniki dostopa do pomnilnika usmerjajo podatke neposredno med zunanjimi vmesniki in pomnilnikom SoC, mimo CPU ali krmilne enote, s čimer se poveča pretok podatkov sistema na čipu. To je podobno nekaterim gonilnikom naprav za periferne naprave na arhitekturi veččipnih modulov z več čipi.


Računalniška vodila so omejena na razširljivost, ki podpirajo samo do nekaj deset jeder (večjedrne) na enem samem čipu. Zakasnitev žice ni nadgradljiva zaradi stalne miniaturizacije, zmogljivost sistema se ne spreminja s številom pritrjenih jeder, delovna frekvenca SoC-ja se mora zmanjšati z vsakim dodatnim jedrom, ki je pritrjeno, da je moč trajnostna, dolge žice pa porabijo velike količine električne energije. Ti izzivi so previsoki za podporo številnim sistemom na čipu.


Omrežje na čipu

Glavni članek: Omrežje na čipu

Konec leta 2010 se je pojavil trend komunikacijskih podsistemov sistem-na-čipu v smislu omrežne topologije namesto avtobusnih protokolov. Trend v smeri več procesorskih jeder na SoC je povzročil, da je komunikacijska učinkovitost na čipu postala eden ključnih dejavnikov pri določanju celotne zmogljivosti sistema in stroškov. To je privedlo do pojava povezovalnih omrežij s preklopom paketov, ki temeljijo na usmerjevalniku in so znana kot "omrežja na čipu" (NoCs), da bi premagala ozka grla omrežij, ki temeljijo na vodilih.


Omrežja na čipu imajo prednosti, vključno z usmerjanjem po destinaciji in aplikaciji, večjo energetsko učinkovitostjo in zmanjšano možnostjo spora na avtobusu. Arhitekture omrežja na čipih se navdihujejo v omrežnih protokolih, kot sta TCP in zbirka internetnih protokolov za komunikacijo na čipu, čeprav imajo običajno manj omrežnih slojev. Optimalna omrežna arhitektura na omrežju čipov je stalno področje raziskovalnega interesa. NoC arhitekture segajo od tradicionalnih distribuiranih računalniških topologij, kot so torus, hiperkocka, mreže in drevesna omrežja do razporeditve genetskih algoritmov na randomizirane algoritme, kot so naključne sprehode z razvejanjem in randomiziran čas za življenje (TTL).


Mnogi SoC raziskovalci menijo, da je arhitektura NoC prihodnost oblikovanja sistema na čipu, saj so pokazali, da učinkovito izpolnjujejo potrebe po moči in prepustnosti modelov SoC. Trenutne arhitekture NoC so dvodimenzionalne. Oblikovanje 2D IC-jev ima omejeno izbiro talnih načrtov, saj se število jeder v SoCih povečuje, tako da se pojavljajo tridimenzionalna integrirana vezja (3DIC), SoC-jevi oblikovalci iščejo izgradnjo tridimenzionalnih omrežij na čipu, znanih kot 3DNoC.