收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

异步片上网络的关键技术研究

管旭光  
【摘要】:随着集成电路产业的高速发展,晶体管的特征尺寸迅速的缩小,电路复杂度不断增大,同步设计技术在设计、制造和应用中的局限性和缺陷逐渐明显。作为一种新的设计方法,全局异步局部同步(GALS)设计方法近年来成为了片上系统设计的研究热点。它以同步设计方式为依托,采用异步设计方式对模块进行互连,从而达到同步设计和异步设计的优势互补。同时,为了解决日益增大的数字系统带来的高设计复杂度以及全局时钟树带来的功耗和延时等一系列问题,以GALS工作方式为基础的应用—异步片上网络也逐渐引起人们的关注。异步片上网络的高模块化、时钟本地化、高并发性等优势使其成为下一代片上系统的主流互连架构。本文以异步片上网络为目标,对异步片上网络的关键模块(路由器,通道,封装,仲裁等)进行了详细的研究,对异步片上网络的工作方式,握手协议,流水方式等进行了详细的分析,在异步技术和同步技术相结合方面作了较深入的探索。本文的主要研究成果如下: 1)在分析了传统异步路由器的流水工作方式后,提出了一种改善零协议逻辑异步流水线性能的设计方案,通过采用并行处理模式使流水线中的并行组合逻辑模块交替工作在空周期和数据周期下,减少了上一级异步寄存器对组合逻辑输出的空和数据信号的完成等待时间,增加了流水线单位时间内的数据处理量。 2)分析了异步路由器以及传输通道的异步握手协议,并提出了片上网络通道数据传输协议转换器。给出了几种异步协议的转换器电路的具体实现。单轨转双轨协议可以提高数据传输的鲁棒性,单轨转多轨协议在提高鲁棒性的同时可以大幅降低功耗。四相转两相协议可以大幅提高数据通道的吞吐量,而两相转四相协议可以简化组合逻辑的设计。协议转换器的提出使异步片上网络的设计更加灵活多变。 3)对异步片上网络的通信通道做了深入的研究,剖析了通道的工作原理,握手协议,传输特性。并在不同的设计约束目标下对异步通信通道进行了优化,分别为面积和连线优化,吞吐量和传输灵活性优化,以及速度上的优化。并根据不同的优化目标分别提出了串行连接转换器,自适应双向传输通道和单通道传输模式的新设计。为片上网络的设计提供了可选择的多种通道设计方案。 4)分析了传统GALS封装的工作方式,并给出了两种双轨异步封装的设计,并包含四相和两相设计,使其适合于不同类型的传输通道,可以极大地提高同异步转换效率。给出了一系列全新的门限门,经仿真显示可以有效降低面积和静态功耗,并将新的门限门应用于异步封装中,结果显示静态功耗有明显降低。而且异步封装中加入了动态频率缩放模块,由于频率可以根据网络负载状态变化,所以动态功耗也有所降低。 5)介绍了基本的片上网络仲裁器,并指出其优势和不足,并提出了一种严格先到先服务的仲裁器。并根据片上网络仲裁和虚通道分配的特点,提出了一种结合了分配功能的主动式虚通道分配的高速多源仲裁器,可以有效减小仲裁和分配时间,从而提高路由器的性能。最后针对不同的请求类型,提出了一种支持QoS的动态优先级仲裁器,可以根据输入请求的优先级对授权进行优先安排,从而使像中断操作这种需要低延时的数据包能够率先被路由,保证了服务质量。 6)提出了一种新型全异步路由器的设计,解决了传统准同步路由器中包括时钟树,多时钟域互连等带来的一系列问题。异步路由器无全局长连线,减少了后端处理的难度。而且无时钟树的设计方式减少了动态功耗,因为异步电路仅用握手信号完成电路的一系列工作。本路由器使用了多源仲裁器来解决仲裁分配过慢的问题。最后通过仿真测试显示,本章的路由器在性能上有较大改善,并具有较高鲁棒性,可以满足大多数的片上网络应用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭友洪;杨红官;尚林林;;PCI Express交换器交换模块的设计及实现[J];微电子学与计算机;2009年06期
2 李兴 ,李庆烽;集装箱检测系统的数据获取关键技术研究[J];中国原子能科学研究院年报;2003年00期
3 张绪冰;唐玉华;杨学军;温璞;林毅;;基于Vector-in-memory存储交叉开关的研究与实现[J];计算机工程;2006年03期
4 孙秀娟;;基于双模冗余容错技术的数据采集系统设计[J];电测与仪表;2008年08期
5 雒建艳;;基于全数字摄影测量的空间数据生产流程及关键技术研究[J];科技资讯;2009年14期
6 蔡晰;郭躬德;黄添强;;基于半监督技术的多分类器融合策略研究[J];计算机工程与应用;2009年25期
7 袁利;杨树林;;产品工业设计信息网络化应用关键技术研究[J];科技资讯;2009年28期
8 王美林;钟润阳;戴青云;周科;何锦彬;;海量数据处理接口关键技术研究[J];现代制造工程;2010年06期
9 徐逢霁;;高效率低成本VSAT卫星通信网关键技术研究[J];无线电通信技术;1992年06期
10 杨兴宽,杨国胜;BITBUS分布式控制系统的冗余控制[J];计算机系统应用;1994年09期
11 刘萍萍,贡智兵,李东波;基于Solidworks广义参数化的关键技术研究[J];机械设计与制造;2005年07期
12 王瑞清;;远程协同产品开发的关键技术研究[J];机电产品开发与创新;2006年05期
13 孙方;代作晓;华建文;窦秀明;;基于CPLD/FPGA的PCI仲裁器实现[J];科学技术与工程;2006年22期
14 ;《半导体光电》2006年第27卷总目次[J];半导体光电;2006年06期
15 张兆田;熊小芸;郭茂祖;;2006年信息科学部一处项目受理情况及分析[J];电子与信息学报;2007年01期
16 ;煤矿瓦斯传感技术和预警系统基础理论与关键技术研究通过中期检查[J];工业控制计算机;2008年02期
17 ;本刊2008年第7期被EI收录论文(27篇,收录率为100%)题录[J];岩石力学与工程学报;2008年09期
18 甘顺水;孙汉旭;贾庆轩;张延恒;;基于双绕组无刷电机的冗余控制系统设计[J];仪表技术;2009年02期
19 李璨;马颖钊;钟国敏;;大比例尺DEM构建框架及关键技术研究[J];电脑知识与技术;2009年30期
20 马佩勋;谢海波;;数字城市的基本框架与关键技术研究[J];长沙民政职业技术学院学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乌云霄;王蕴实;吕召彪;;LTE/HSPA SON关键技术研究[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
2 张大华;罗志明;王铁军;李凡;杨义彬;;云计算平台关键技术研究[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年
3 赵良才;景旭文;;基于Web零件协同设计制造集成关键技术研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
4 秦忠;;KX—R145型堆码机器人的关键技术研究[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年
5 蔡春源;巢俊杰;杨慧;;基于Ajax技术的Web专题图层的关键技术研究[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年
6 王威信;邓达华;;基于STL的CAD/CAE集成关键技术研究[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
7 苟凌怡;熊光楞;陈斌元;柴旭东;杨流辉;陈晓波;;支持虚拟样机的协同仿真平台关键技术研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
8 纪翠玲;毕建涛;杨帮会;钟大伟;王星星;缪云海;;中国可持续发展信息共享与网络服务平台建设[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
9 蔡九菊;;钢铁厂节能减排及余热回收利用若干关键技术研究与发展[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
10 姚明辉;李树才;王景文;寇春会;金文霞;何景峰;;冀北地区无公害苹果病虫害可持续控制关键技术研究及应用[A];植物保护与现代农业——中国植物保护学会2007年学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 管旭光;异步片上网络的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 王凯东;宽带卫星网络关键技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
3 周桂贤;E-HUB模式制造资源管理系统集成的关键技术研究[D];西南交通大学;2010年
4 巩大力;城市交通智能监控系统关键技术研究[D];长安大学;2009年
5 赵晨阳;个性化旅游信息服务系统的基础理论与关键技术研究[D];兰州大学;2012年
6 刘航;WMSNs在云计算中心节能减排中的关键技术研究[D];大连理工大学;2011年
7 张强;小型AUV水下导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 李军;大规模数字内容网络分发关键技术研究[D];北京邮电大学;2009年
9 刘坚;设备e-维护模式的体系理论与关键技术研究[D];湖南大学;2005年
10 程龙龙;BCICFES重建运动神经系统的信号处理与控制关键技术研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宇;片上网络中的同步与仲裁技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张宇;通用船舶自动识别系统(AIS)及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2004年
3 张涛;某高压充氮机若干关键技术研究[D];南京理工大学;2012年
4 王艳景;基于运动想象的脑—机接口关键技术研究[D];山西大学;2011年
5 郑勐;数控等离子切割机开发设计中的关键技术研究[D];西安理工大学;2004年
6 王东晓;侵彻火箭弹引信关键技术研究[D];南京理工大学;2011年
7 沈晓;面向银保知识资源库的关键技术研究及系统构建[D];复旦大学;2011年
8 梁宏谦;数据稽核管理中心系统及其关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
9 杨晶鑫;随机争用仲裁方法的研究[D];上海师范大学;2003年
10 张雁鸿;大型港口码头管理系统改造关键技术研究及实现[D];上海交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者:胡唯元;发酵工程:撑起生物技术产品半壁江山[N];科技日报;2006年
2 记者蒋建科;我国加强食品安全关键技术研究[N];人民日报;2002年
3 石花;危化品安全技术研究首获国家支持[N];经理日报;2006年
4 ;全方位监控:铸就禽肉出口安全通道[N];科技日报;2006年
5 丁洪美;“竹质工程材料制造关键技术研究与示范”项目获国家科技进步奖一等奖[N];中国绿色时报;2007年
6 张延颖;煤泥分选关键技术研究在葛泉矿获成功[N];科技日报;2008年
7 记者 颜园园;国家千万资金支持藏医药现代化关键技术研究[N];经济参考报;2008年
8 记者 樊丹;生物工程技术应用于传统中药获重大突破[N];中国中医药报;2008年
9 范南虹;我省5项目获国家科技支撑[N];海南日报;2008年
10 张辉祖;我国深水建港技术冲刺世界领先水平[N];中国经济导报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978