利用創(chuàng)新NoC技術(shù)駕馭復(fù)雜的片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計(jì)

幾年前，包含一百萬只晶體管的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)還曾被認(rèn)為是大型器件，而如今，集成多達(dá)10億只晶體管的SoC已是常見。

在摩爾定律的推動(dòng)下，隨著工藝尺寸的不斷縮小，為進(jìn)一步滿足應(yīng)用的性能需求，SoC芯片的集成度越來越高，系統(tǒng)架構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。隨著應(yīng)用需求越來越豐富，SoC需要集成越來越多不同應(yīng)用的IP，片上多核互聯(lián)SoC已經(jīng)成為其發(fā)展的必然趨勢(shì)。

一個(gè)復(fù)雜的SoC系統(tǒng)上有各種功能模塊IP，以數(shù)字電視的SoC芯片為例，包含了運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的CPU，處理音頻編解碼的DSP，處理圖形相關(guān)任務(wù)的GPU，處理AI圖像算法的NNA，以及一些視頻編解碼、后處理等專用模塊，以及視頻信號(hào)的調(diào)制解調(diào)器等。

然而，隨著SoC集成度提升以及片上多核互聯(lián)SoC的高速發(fā)展，采用多個(gè)不同IP的復(fù)雜組合對(duì)片上通信提出了更高的要求，同時(shí)片上服務(wù)質(zhì)量（QoS）、仲裁和數(shù)據(jù)流優(yōu)化的復(fù)雜性越來越高。

為了解決這些問題，片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Network-on-Chip，NoC）應(yīng)運(yùn)而生，逐漸取代傳統(tǒng)總線和交叉開關(guān)（Crossbar），成為片上互連的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

NoC采用獨(dú)立的事務(wù)、傳輸和物理層三層通信機(jī)制，來實(shí)現(xiàn)IP模塊的通信。在NoC架構(gòu)中，每一個(gè)模塊都連接到片上路由器，模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則是形成了一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包，通過路由器去送達(dá)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)模塊，多個(gè)通信流在這些鏈路上進(jìn)行多路復(fù)用。

NoC本質(zhì)上就是提供一種解決芯片內(nèi)不同IP或者不同核心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠贤ㄐ欧桨?，可以克服基于傳統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)和Crossbar的帶寬瓶頸。通過采用高效的內(nèi)部通信架構(gòu)和靈活的互聯(lián)方式，NoC可以憑借高性能、低功耗、可擴(kuò)展性和可靠性等優(yōu)勢(shì)，為未來的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等新興領(lǐng)域的發(fā)展提供重要的支撐。

審核編輯：劉清