面向多處理器SoPC的片上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、單處理器的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足用戶的需求，多處理器系統(tǒng)已經(jīng)成為未來(lái)嵌入式系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）的出現(xiàn)給多處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多方便。相對(duì)于傳統(tǒng)的片上系統(tǒng)（SoC）技術(shù)，基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)（SoPC）設(shè)計(jì)技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，使得在FPGA上搭建多處理器系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)。這種多處理器系統(tǒng)稱之為片上可編程多處理器系統(tǒng)（MPSoPC）。但是傳統(tǒng)的基于總線結(jié)構(gòu)的MPSoPC系統(tǒng)具有很多缺點(diǎn)，制約了多處理器系統(tǒng)的

2、性能。2001年W.J.Dally等研究人員將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的思想應(yīng)用到芯片上，提出了片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）這種全新的片上互聯(lián)架構(gòu)，通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)中的路由器來(lái)連接芯片上的各個(gè)模塊。片上網(wǎng)絡(luò)思想的提出彌補(bǔ)了傳統(tǒng)總線通信結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，滿足了片上多處理器中各處理模塊間的高帶寬以及低延時(shí)的通信需求。
　　本文針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)以及MPSoPC進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，做了以下四方面的工作：（1）MPSoPC中片上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)：本文提出了一種基于空分復(fù)用（SDM）的片

3、上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，主要包括路由器、網(wǎng)絡(luò)接口、控制單元以及片上網(wǎng)絡(luò)IP核設(shè)計(jì)。（2）片上網(wǎng)絡(luò)的仿真測(cè)試：本文對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)模塊進(jìn)行仿真與綜合，測(cè)試片上網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)模塊，給出了各模塊的仿真波形與綜合后的RTL級(jí)電路圖。（3）基于片上網(wǎng)絡(luò)IP核的MPSoPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)：本文設(shè)計(jì)了一款基于片上網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的多處理器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括了四個(gè)MicroBlaze處理器軟核。通過(guò)對(duì)處理器以及片上網(wǎng)絡(luò)IP核進(jìn)行連接、配置、編程，最終形成了一個(gè)可測(cè)試的MPSo

4、PC系統(tǒng)，并且在Xilinx的Virtex-5 XC5VLX110T FPGA開(kāi)發(fā)板上得到了驗(yàn)證。（4）片上網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估：本文從面積、功耗、資源利用情況、吞吐量以及系統(tǒng)延時(shí)等方面對(duì)設(shè)計(jì)的片上網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了評(píng)估,性能評(píng)估是在基于FPGA的多處理器系統(tǒng)中而不是在仿真軟件中進(jìn)行的，結(jié)果更加準(zhǔn)確。
　　在對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)以及MPSoPC進(jìn)行測(cè)試之后，測(cè)試結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的片上網(wǎng)絡(luò)的功能正確，而且MPSoPC在片上網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)下也能夠有效地工作