noc的时钟网络及相关问题研究

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1、西北工业人学硕卜学位论文:NcC的时钟网络及相关问题研究摘要随着工艺尺寸的不断减少，芯片的集成度不断增加，下列三个问题变得越来越突出:①芯片的生产能力和设计能力之间的差距不断加大②制造工艺的提高，使得在设计中解决深亚微米效应越来越困难，很难在整个芯片中实现全同步;③随着集成度不断提高，芯片上可集成更多的IP核，IP核之间的通信成为设计的一个重点。针对上述问题，文献[1-8]中提出了NoC(NetworkonChip)设计方法，该方法采用全局异步局部同步(GALS)的通讯模式，以通信框架和工P复用为基础进行芯片

2、设计，有效缓解了上述矛盾，并在很大程度上提高了设计能力。本文对mesh结构NoC体系结构进行了充分研究，分析了GALS的设计思想及其在实际中的应用:研究了同步域中时钟与触发器等时序元件之间的约束(建立时间、保持时间)，对时钟偏差(skew)和抖动(jitter)的产生原因和解决方法作了较充分的阐述。由于NoC中对域间时钟和域内时钟要求不同，故各自的时钟分布网络也有所不同，本文设计了一种混合的域间时钟分布结构，该结构不仅适合NoC中任务映射原则、降低瞬时功耗，而且在一定程度上增加了通信带宽。针对NoC中不同时钟

3、域间通信带来的亚稳态(metastability)问题，本文提出了一种从系统设计开始逐级考虑亚稳态问题的方法。通过采用这种方法，使亚稳态只可能出现在通信接口中。在充分研究了亚稳态解决方法的基础上，设计了一种双时钟异步FIFO。该FIFO采用异步比较逻辑，通过异步置位可以产生正确的“空”、“满”标志，同时，通过采用同步器的方法基本消除了亚稳态问题。关键词:NoC,GALS，时钟网络，亚稳态，FIFO,VLSI西北工业大学硕I.学位论文:nac的时钟网络及相关问题研究ABSTRACTAstechnologysca

4、lesdown.moreandmoretransistorscanbeintegratedinasinglechipandthefollowingthreeproblemsaregettingmoreandmoredificulttobesolved.Firstdesignproductivitygapisboosting.Second,withthetechnologyscalesincreasing,tosolvesomeofthemainproblemsinthedeepsubmicronismored

5、ifficultandglobalsynchronizationisimpossibleofbeingcarriedout.Thirdly,asmoreandmoretransistorscanbeintegratedinasinglechip,moreIPcorescanbeintegratedinachipandcommunicationbetweenIPcoresbecomeanotheremphasesofdesign.Inordertoresolvetheseproblems,reference[1

6、-8]introducestheNetwork-on-Chip(NoC),whichadoptsthecommunicationmodeloftheglobalasynchronouslocalsynchronous(GALS)andregardsthecommunicationframeworkandreusableIPcoresasbasictocarryoutdesign.NoCalleviatesthoseproblemsineficiencyandimprovesthedesigncapacityT

7、hearchitectureofNoCwiththe2-Dmeshfabricissuficientlyinvestigatedinthedissertation,whichanalyzestheideasoftheGALSandintroducestheapplicationofGALSinfact.Thecondition(setuptimeandholdtime)betweentheclockandregister(orothersequentialelements)inthesynchronousre

8、gionisstudiedandthecause价theclockskewandclockjitterissuficientlydiscussedandatthesametimesomemethodswithresolvingthemareintroducedinthedissertation.Sincetherequestsoftheclocksinregionandneighbouringreg