片上网络技术发展现状及趋势浅析

李丽 许居衍

The State-of-the-art and perspectives on Network-on-Chip

摘要：

 半导体工艺发展使得片上可以集成更大规模的硬件资源，片上网络的研究试图解决芯片中全局通信问题，使得从基于计算的设计转变为基于通信的设计，并实现可扩展的通信架构。

本文指出NoC是当前片上通信发展的主流趋势，并

      分析了当前NoC关键技术瓶颈，

      预测了多核技术和产业发展趋势。

关键词：片上网络；存储结构；并行软件；功耗管理

一、引言

多核可以用多个低频率单元产生超过高频单核处理器的效能。多核成为研究重点。多核SoC根据不同的互连方式，分为：基于总线的互连和基于网络的互连。前者采用多总线和层次化总线实现高复杂、高性能。后者是多处理器之间采用分组路由方式进行片内通信，从而克服由总线互连带来的各种瓶颈问题，这种片内通信的方式称为：片上网络。

二、片上网络概述

1、基本概念

NoC是指在单芯片上集成大量的计算资源以及连接这些资源的片上通信网络。

NoC包括计算和通信两个子系统。

计算子系统（Processing Element）完成广义的“计算”任务，PE既可以使现有意义上的CPU,SoC，也可以是各种专用的IP核或者存储阵列、可重构硬件等；

通信子系统（Switch组成的子系统）负责连接PE，实现计算资源之间高速通信。

片上通信网络（On-Chip Network）：通信节点及其间的互连线所构成的网络。片上通信网络借鉴了分布式计算系统的通信方式，用路由和分组交换技术替代传统的片上总线来完成通信任务。

2、NoC技术优势分析

基于分组路由方式进行片上网络通信的NoC在片上通信方式、功耗、基于重用的设计方法学、解决单一时钟全局同步等方面都具有优越性。

1）有利于提高通信带宽

2）有利于提升重用设计

3）有利于解决全局同步难题