【摘要】：片上網絡(NoC)是一種用于多處理器片上系統(tǒng)(MPSoC)的新型通信方法。該技術采用基于網絡通訊的系統(tǒng)架構,不僅提高了通信效率,而且改善了可擴展性。同時,片上網絡的引入有效地解決了傳統(tǒng)的總線式SoC中出現的全局同步、帶寬受限和功耗等問題。然而,隨著集成電路工藝地逐步發(fā)展,特別是進入深亞微米工藝以后,NoC中互連結構引起的串擾等非理想效應帶來了功耗、延時和可靠性等一系列問題。因此如何設計高速低功耗的NoC互連結構成為片上網絡設計研究的熱點之一。針對NoC中互連的功耗問題,提出了一種新型具有抑制串擾能力的低功耗編碼——AGM。該編碼的低功耗部分采用在低功耗自校準編碼(SCG)的基礎上改進得到的GM編碼。同時,為了提高編碼抑制串擾的能力引入時間編碼技術。該編碼的編解碼器結構中還加入了并串/串并轉換電路,通過減少互連線數量的方式降低互連功耗和節(jié)約布線資源。仿真結果表明,對于32bit隨機數據源,AGM編碼將互連線功耗降低了37.51%。為了進一步降低NoC的互連功耗,采用低功耗編碼與低擺幅技術結合的設計方案。在發(fā)送電路中,先進行AGM低功耗編碼,再采用一種基于電荷分享的電容型低擺幅發(fā)送電路(CCS)將數據發(fā)送出去。AGM編碼有效地降低數據的翻轉率,CCS電路將電容預加重型技術和電荷分享型技術相結合,不但降低了數據翻轉的擺幅,而且使得信號在“0→1”跳變時無需從VDD獲取能量,從而使互連線動態(tài)功耗直接減半,同時該電路還繼承了電容預加重型電路的高帶寬優(yōu)點。在接收電路中,利用AC耦合電阻反饋反相器(CRFI)將信號偏置在VDD/2附近,同時轉換為RZ脈沖信號。最后通過遲滯比較器將信號還原為全擺幅信號,并通過AGM解碼器還原數據信息�；赟MIC 65nm工藝,采用Cadence IC610軟件對其進行仿真,結果表明,CCS電路和AGM編碼結合的方式能夠有效的降低互連線上的功耗,同時提高了其抑制串擾的能力。相比于不使用AGM編碼的全擺幅電路,單獨使用AGM編碼和CCS低擺幅電路在降低功耗方面分別為40%和72%左右,而采用AGM編碼和CCS低擺幅電路結合的方式,其功耗下降了82%左右。同時由于數據抑制串擾能力的提高,數據最大傳輸速率進一步提高。
[Abstract]:NoC (NoC) is a new communication method for multiprocessor on-chip systems (MPSoC). This technology uses a network-based communication architecture, which not only improves communication efficiency, but also improves scalability. At the same time, the introduction of NoC effectively solves the global synchronization, bandwidth constraints and bandwidth limitations in the traditional bus-based SoC. However, with the development of IC technology, especially deep submicron technology, the crosstalk caused by interconnection structure in NoC brings a series of problems, such as power consumption, delay and reliability. Therefore, how to design high-speed and low-power interconnection structure of NoC has become a hot topic in NoC design and research. One. Aiming at the problem of interconnection power consumption in NoC, a novel low-power coding with crosstalk suppression capability, AGM, is proposed. The low-power part of the coding adopts GM coding improved on the basis of low-power self-calibration coding (SCG). At the same time, time coding technology is introduced to improve the ability of coding to suppress crosstalk. In order to reduce the interconnection power consumption and save wiring resources, parallel-series/series-parallel converter circuit is added to the codec structure. Simulation results show that AGM coding reduces the interconnection power consumption by 37.51% for 32 bit random data sources. In order to further reduce the interconnection power consumption of NoC, low power coding and low swing are adopted. In the transmitting circuit, AGM low-power coding is used first, and then a capacitive low-swing transmitting circuit based on charge-sharing (CCS) is used to transmit the data. AGM coding can effectively reduce the data turnover rate. CCS circuit combines capacitive pre-weighting technology with charge-sharing technology, which not only reduces the number of data The swing amplitude is reversed so that the signal does not need to get energy from the VDD during the "0_1" jump, thus reducing the interconnect dynamic power consumption by half directly. The circuit also inherits the high bandwidth advantage of the capacitor pre-weighting circuit. In the receiving circuit, the AC coupled resistance feedback inverter (CRFI) is used to bias the signal near the VDD/2 while reversing. Finally, the signal is reduced to full swing signal by hysteresis comparator, and the data information is restored by AGM decoder. Based on SMIC 65nm process, the simulation is carried out by Cadence IC610 software. The results show that the combination of CCS circuit and AGM coding can effectively reduce the power consumption of interconnects, and improve its performance. Compared with the full swing circuit without AGM coding, the power consumption of AGM coding and CCS low swing circuit is reduced by 40% and 72% respectively, while the power consumption of AGM coding and CCS low swing circuit is reduced by 82%. The transmission rate is further improved.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN402

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