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        探討基于SoC的網(wǎng)絡(luò)互連單元的原理及應(yīng)用

        2020-12-03 14:13:38曹驥
        數(shù)碼設(shè)計 2020年13期

        曹驥

        摘要:目前的芯片技術(shù)發(fā)展中,已經(jīng)開始構(gòu)造新型的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu),而其中基于SoC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)互連單元技術(shù)實現(xiàn)過程中,可以強化現(xiàn)有芯片系統(tǒng)的能力,所以具有良好的開發(fā)前景?;趯W(wǎng)絡(luò)互連單元應(yīng)用原理的分析,本文探討了該項技術(shù)的具體應(yīng)用方案,從而讓基于SoC的網(wǎng)絡(luò)互連單元能夠在后續(xù)的技術(shù)使用過程中更好發(fā)揮應(yīng)有作用。

        關(guān)鍵詞:SoC;網(wǎng)絡(luò)直連單元;控制參數(shù)

        中圖分類號:TN47文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1672-9129(2020)13-0090-01

        引言:基于SoC的網(wǎng)絡(luò)互連單元運行中,必須要能夠通過對整個互連單元的合理配置,同時通過對相關(guān)參數(shù)的配置,讓整個系統(tǒng)能夠在運行過程中處于高效運行狀態(tài),要求在構(gòu)造工作中,需要建立互連架構(gòu)系統(tǒng),并且通過對整個系統(tǒng)工作原理的分析,方可讓該系統(tǒng)的配置方案符合標(biāo)準(zhǔn)。

        1基于SoC的網(wǎng)絡(luò)互連單元的原理

        1.1互連架構(gòu)信息。芯片上的網(wǎng)絡(luò)互連單元架構(gòu)過程中,要能夠配置SoC中的CPU內(nèi)核、Cache系統(tǒng)和存儲系統(tǒng),之后通過高速接口,實現(xiàn)各個模塊間的告速連接工作模式。采取的方法包括總線連、交叉開關(guān)和片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接三種模式,這三個方法互有優(yōu)缺點[1]。對于片上總線技術(shù),整體上較為成熟,并且更容易實現(xiàn),但是可擴展性以及帶寬參數(shù)存在限制;對于交叉開關(guān)系統(tǒng),在帶寬方面具有優(yōu)勢,但是可擴展性和實現(xiàn)代價參數(shù)相對較差;對于片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù),雖然可以消除當(dāng)前在帶寬和可擴展性方面的劣勢,但是技術(shù)體系上并不成熟。

        1.2系統(tǒng)工作原理。在網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)中,其技術(shù)原理是由函數(shù)構(gòu)建,按照函數(shù)的模式實現(xiàn)對相關(guān)信息的傳遞,可以借助該函數(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)信息隔離,從而優(yōu)化關(guān)鍵的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)路徑。在每一個域內(nèi)同時存在多個開關(guān),可以從任何接口之間啟動路由路徑,而所加入的函數(shù)配置涵蓋路由開關(guān)以及接口,內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以使用IP工具創(chuàng)建復(fù)雜度較高的拓撲結(jié)構(gòu),整個互連網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部由多個模塊構(gòu)成,每個模塊帶有傳輸功能,其中包括時域交叉?zhèn)鬏敽瘮?shù)和數(shù)據(jù)的交叉?zhèn)鬏敽瘮?shù)。

        1.3系統(tǒng)配置方法。在系統(tǒng)的配置過程,會將整個網(wǎng)絡(luò)互連單元設(shè)置成七個主設(shè)備和一個從設(shè)備,之后在各個設(shè)備之間形成路由路徑,對于系統(tǒng)中的接口結(jié)構(gòu),需要在其中設(shè)置7個主接口與1個從接口,各個接口的位寬設(shè)置為40位,主接口的數(shù)據(jù)位寬為64位,支持AHB協(xié)議,從接口的位寬為128位,且支持AX1協(xié)議,之后使用時鐘對應(yīng)接口的時鐘,在高級選項內(nèi)根據(jù)實際需求配置參數(shù)。在地址體系中,采用master_0設(shè)置地址范圍和全局性的地址體系,之后將其映射到各個選項中。在實現(xiàn)體系中,要能夠建立主設(shè)備和從設(shè)備之間的拓撲結(jié)構(gòu),將選擇的master接口劃分到switch中,實現(xiàn)主從接口之間的延遲最小化。

        2基于SoC的網(wǎng)絡(luò)互連單元的使用方法

        2.1連接單元劃分。在連接單元的劃分中,可以劃分成三個網(wǎng)絡(luò)互連單元結(jié)構(gòu)(NIC),處理器經(jīng)過AX1協(xié)議總線訪問3個連接單元,并協(xié)調(diào)單元之中含有的各類信息。在配置生成了連接單元之后,選擇掛接設(shè)備的運行速率。在NIC_0上,可掛接128個高速IO外設(shè),比如借助AX1協(xié)議,最高5GHz的PCIE,在NIC_1上可掛接一般性的IO外設(shè),如USB、GMAC等,在NIC_2上,可掛在低速外設(shè),比如WDOC、CPIO等。

        2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置。在完成了基礎(chǔ)性的配置工作之后,可以在芯片上做出相應(yīng)操作,首先是對于不同協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,比如AX1協(xié)議和AHB協(xié)議轉(zhuǎn)換,另外對于不同版本間的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作也可以落實,比如AXI4和AXI3的轉(zhuǎn)換,這兩種轉(zhuǎn)換模式必須根據(jù)如下要求:其一是使用唯一獨占通道,其二是AXI4的Bursts要被分割成多個AXI3的Bursts,每個長度最高為16節(jié)。

        2.3控制參數(shù)配置。控制參數(shù)的配置過程,要能夠形成多級時鐘的門控制電路,該系統(tǒng)可以使系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換到另一個工地狀態(tài),從而讓外部的時鐘控制器可以單獨請求時鐘域內(nèi)的相互連接模式,最終控制時鐘的門控制系統(tǒng)在該時鐘域中,存在未完成的相關(guān)事務(wù)時,要能夠?qū)崿F(xiàn)互連之后阻止新的事務(wù)繼續(xù)連接,之后該區(qū)域中生成的報告可以說明該進程已經(jīng)完成,則時鐘控制器移除這一時鐘[2]。

        對于擴大和縮小數(shù)據(jù)的位寬功能,該擴展功能需要應(yīng)用于對讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的處理,將其構(gòu)造成不同長度的Burst,數(shù)據(jù)打包和處理的規(guī)則是,確定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)正確無誤時對其縮小處理。對于擴展和縮小的數(shù)據(jù)比例,要配置于1:2,1:4或者1:8狀態(tài),同時配置FIFO與時鐘結(jié)構(gòu),可以使用GPV按照時鐘頻率進行,并配置FIFO功能以改變同步比率。

        2.4其他配置結(jié)果。對于其他的配置工作,包括仲裁、循環(huán)避免處理、鎖定支持以及地址映射,所有的處理項目都需要根據(jù)相關(guān)工作要求建設(shè)。比如對于循環(huán)避免處理,由于AXI協(xié)議多個傳輸,因此當(dāng)一個節(jié)點中的路由有多個并發(fā)操作傳輸?shù)皆O(shè)備過程,為防止出現(xiàn)死鎖效應(yīng),網(wǎng)絡(luò)連接單元需要制定相關(guān)規(guī)則,要求每個ASIB存在不同的CDAS配置,并且相同機制的CDAS配置應(yīng)用于寫傳輸和讀傳輸過程,這兩個操作模式需要分開建立。

        結(jié)論:綜上所述,基于SoC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)互連單元建設(shè)過程中,需要了解互連架構(gòu)的基本信息,之后正確配置啟動單元數(shù)量和互連單元的相關(guān)端口,借助在其中配置的函數(shù)完成任務(wù)。在該結(jié)構(gòu)的建立階段,需要實現(xiàn)對所有參數(shù)的協(xié)調(diào)和處理,只有在所有的配置結(jié)果準(zhǔn)確無誤時才可使用。

        參考文獻:

        [1]陳常浩. 面向物聯(lián)網(wǎng)SoC應(yīng)用I3C接口的信號完整性分析[D].西安電子科技大學(xué),2019.

        [2]Net Speed發(fā)布以人工智能為基礎(chǔ)的SoC芯片內(nèi)部互連解決方案Orion AI[J].中國集成電路,2018,27(08):15.

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