AMBA總線嵌入式微處理器的片上
發(fā)布時間:2020/9/17 22:51:21 訪問次數(shù):627
GDDR6控制器分布在器件的兩側(cè),所以AXI總線連接器的布局基本分布在器件的中間,既不能靠近左邊,也不能靠近右邊,所以這樣就導(dǎo)致了性能上不去。如果增加pipeline的寄存器可以提高系統(tǒng)的性能,但是這樣會占用大量的寄存器資源,同時會給GDDR的訪問帶來很大的延時。
使用了2D NoC的布局布線圖,就會有很明顯的對比。因為用2D NoC實現(xiàn)了AXI總線連接器和跨時鐘域的模塊,這就節(jié)省了大量的資源;因為2D NoC遍布在整個器件上,一共有80個接入點,所以8個讀寫模塊可以由工具放置在器件的任何地方,而不影響設(shè)計的性能。
用AXI總線連接器的設(shè)計會比用2D NoC的設(shè)計占用多出很多的資源,以實現(xiàn)AXI interconnect還有跨時鐘域的邏輯。這里還要說明一點,這個開源的AXI interconnect實現(xiàn)的是一種最簡單的總線連接器,并不支持2D NoC所能提供的所有功能,比如地址表映射,優(yōu)先級配置。
片上互聯(lián)架構(gòu)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段:共享總線(Bus)、Crossbar以及片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)。
傳統(tǒng)的SoC片上通信結(jié)構(gòu)一般采用共享總線的方式。在共享總線結(jié)構(gòu)中,所有的處理器和IP模塊共享一條或多條總線。當(dāng)有多個處理器同時訪問一條總線時候需要有仲裁機制來決定總線的所有權(quán)。共享總線片上通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般比較簡單,且硬件代價也小。但是帶寬有限,而且?guī)捯矝]法隨著IP的增多而進行擴展。AMBA總線廣泛應(yīng)用于嵌入式微處理器的片上總線,現(xiàn)在已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
對于傳統(tǒng)的共享總線,當(dāng)多個處理器同時去訪問不同的IP的時候,因為需要仲裁機制去決定總線的所有權(quán),所以傳統(tǒng)的總線方式在這種情況下就會造成一定的瓶頸,最大的問題就是訪問的延時。多處理同時訪問的需求同時提高整個系統(tǒng)的帶寬,一種新的解決方案Crossbar孕育而生,一個典型的Crossbar結(jié)構(gòu)。
Crossbar保證了多路通信同時進行的實時性,只要不是訪問同一個目標(biāo)設(shè)備,就不需要用到仲裁,大大減少了因為仲裁帶來的瓶頸問題。但是隨著設(shè)備數(shù)的增加,Crossbar的規(guī)模會以幾何級數(shù)增長。所以通常我們通過橋接設(shè)備去級聯(lián)多個Crossbar來支持設(shè)備的擴展。但是橋接設(shè)備可能會成為系統(tǒng)的瓶頸,增加傳輸?shù)难舆t。
通常也會采用Crossbar和共享總線相結(jié)合的方式,用橋接器將Crossbar網(wǎng)絡(luò)和共享總線網(wǎng)絡(luò)連接起來,一個典型的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
片上網(wǎng)絡(luò)NoC帶來了一種全新的片上通信方法,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的總線式和Crossbar的性能。NoC是一種可擴展性更好的設(shè)計。在NoC架構(gòu)中,每一個模塊都連接到片上路由器,模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則是形成了一個個數(shù)據(jù)包,通過路由器去送達數(shù)據(jù)包的目標(biāo)模塊。一個典型的NoC結(jié)構(gòu),所有的Router可以是同步,但每個Router所連接的PE(Processing Element)與Router異步,自成一個時鐘域(Clock Domain)。所以基于NoC的系統(tǒng)能更好地適應(yīng)在復(fù)雜多核SoC設(shè)計中使用的全局異步局部同步時鐘機制。NoC可以支持各種擴展功能,比如流量控制(flow control)、服務(wù)質(zhì)量(QoS)等等。 NoC是多核系統(tǒng)的最佳互聯(lián)機制。
GDDR6控制器分布在器件的兩側(cè),所以AXI總線連接器的布局基本分布在器件的中間,既不能靠近左邊,也不能靠近右邊,所以這樣就導(dǎo)致了性能上不去。如果增加pipeline的寄存器可以提高系統(tǒng)的性能,但是這樣會占用大量的寄存器資源,同時會給GDDR的訪問帶來很大的延時。
使用了2D NoC的布局布線圖,就會有很明顯的對比。因為用2D NoC實現(xiàn)了AXI總線連接器和跨時鐘域的模塊,這就節(jié)省了大量的資源;因為2D NoC遍布在整個器件上,一共有80個接入點,所以8個讀寫模塊可以由工具放置在器件的任何地方,而不影響設(shè)計的性能。
用AXI總線連接器的設(shè)計會比用2D NoC的設(shè)計占用多出很多的資源,以實現(xiàn)AXI interconnect還有跨時鐘域的邏輯。這里還要說明一點,這個開源的AXI interconnect實現(xiàn)的是一種最簡單的總線連接器,并不支持2D NoC所能提供的所有功能,比如地址表映射,優(yōu)先級配置。
片上互聯(lián)架構(gòu)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段:共享總線(Bus)、Crossbar以及片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)。
傳統(tǒng)的SoC片上通信結(jié)構(gòu)一般采用共享總線的方式。在共享總線結(jié)構(gòu)中,所有的處理器和IP模塊共享一條或多條總線。當(dāng)有多個處理器同時訪問一條總線時候需要有仲裁機制來決定總線的所有權(quán)。共享總線片上通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般比較簡單,且硬件代價也小。但是帶寬有限,而且?guī)捯矝]法隨著IP的增多而進行擴展。AMBA總線廣泛應(yīng)用于嵌入式微處理器的片上總線,現(xiàn)在已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
對于傳統(tǒng)的共享總線,當(dāng)多個處理器同時去訪問不同的IP的時候,因為需要仲裁機制去決定總線的所有權(quán),所以傳統(tǒng)的總線方式在這種情況下就會造成一定的瓶頸,最大的問題就是訪問的延時。多處理同時訪問的需求同時提高整個系統(tǒng)的帶寬,一種新的解決方案Crossbar孕育而生,一個典型的Crossbar結(jié)構(gòu)。
Crossbar保證了多路通信同時進行的實時性,只要不是訪問同一個目標(biāo)設(shè)備,就不需要用到仲裁,大大減少了因為仲裁帶來的瓶頸問題。但是隨著設(shè)備數(shù)的增加,Crossbar的規(guī)模會以幾何級數(shù)增長。所以通常我們通過橋接設(shè)備去級聯(lián)多個Crossbar來支持設(shè)備的擴展。但是橋接設(shè)備可能會成為系統(tǒng)的瓶頸,增加傳輸?shù)难舆t。
通常也會采用Crossbar和共享總線相結(jié)合的方式,用橋接器將Crossbar網(wǎng)絡(luò)和共享總線網(wǎng)絡(luò)連接起來,一個典型的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
片上網(wǎng)絡(luò)NoC帶來了一種全新的片上通信方法,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的總線式和Crossbar的性能。NoC是一種可擴展性更好的設(shè)計。在NoC架構(gòu)中,每一個模塊都連接到片上路由器,模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則是形成了一個個數(shù)據(jù)包,通過路由器去送達數(shù)據(jù)包的目標(biāo)模塊。一個典型的NoC結(jié)構(gòu),所有的Router可以是同步,但每個Router所連接的PE(Processing Element)與Router異步,自成一個時鐘域(Clock Domain)。所以基于NoC的系統(tǒng)能更好地適應(yīng)在復(fù)雜多核SoC設(shè)計中使用的全局異步局部同步時鐘機制。NoC可以支持各種擴展功能,比如流量控制(flow control)、服務(wù)質(zhì)量(QoS)等等。 NoC是多核系統(tǒng)的最佳互聯(lián)機制。
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