הבית > תערוכה > תוכן

מערכת על שבב (SoCs) Intermodule תקשורת

Mar 08, 2019

מערכות על שבב מהווים יחידות ביצוע רבות. יחידות אלה חייבות לעתים קרובות לשלוח נתונים והוראות קדימה ואחורה. מסיבה זו, כל חברות ה- SoC הזעירות ביותר, למעט מערכות המשנה לתקשורת. במקור, כמו בטכנולוגיות מיקרו-מחשב אחרות, נעשה שימוש בארכיטקטורות של אוטובוסים של נתונים, אך לאחרונה נעשה שימוש בתבניות המבוססות על רשתות תקשורת דלילות, הידועות כ"רשתות על גבי שבב "(NOC), והן צפויות לעקוף ארכיטקטורות אוטובוסים עבור תכנון SoC בעתיד הקרוב .


תקשורת מבוססת אוטובוסים

מבחינה היסטורית, אוטובוס מחשב משותף עולמי מקושר בדרך כלל את המרכיבים השונים, הנקראים גם "בלוקים" של המערכת על צ'יפ. אוטובוס נפוץ מאוד לתקשורת על גבי שבב הוא תקן ARM ללא תמלוגים מתקדמים (AMBA).


גישה ישירה בקרי זיכרון לנתב נתונים ישירות בין ממשקים חיצוניים זיכרון SoC, עקיפת CPU או יחידת הבקרה, ובכך להגדיל את התפוקה נתונים של מערכת על שבב. זה דומה כמה מנהלי התקנים של ציוד היקפי על רכיב מבוסס שבבים מרובי שבב מודול PC.


אוטובוסים ממוחשבים מוגבלים בסקלביליות, תומכים רק עד עשרות ליבות על שבב אחד. עיכוב בנקאית אינו ניתן להרחבה עקב המשך הזעירה, ביצועי המערכת אינם מתפתחים עם מספר הליבות המצורפות, תדר ההפעלה של SoC חייב לרדת עם כל ליבה נוספת המצורפת לכוח כדי להיות בת קיימא, וחוטים ארוכים צורכים כמויות גדולות של חשמל. האתגרים האלה הם איסורים לתמיכה במערכות רבים של שבבים על שבבים.


רשת ב- Chip

מאמר ראשי: רשת על שבב

בשלהי שנות ה -90, התפתחה מגמה של מערכות תקשורת על גבי שבבים המפעילות תת-מערכות תקשורת במונחים של טופולוגיה דמוית רשת במקום פרוטוקולים מבוססי אוטובוסים. מגמה ליבות מעבד נוספות ב- SoCs גרמה ליעילות תקשורת על שבב להיות אחד הגורמים המרכזיים בקביעת הביצועים הכוללים של המערכת ועלותה. זה הוביל את הופעתה של רשתות הקישוריות עם הנתב מבוסס מנות מיתוג המכונה "רשתות על שבב" (NoCs) כדי להתגבר על צווארי בקבוק של רשתות מבוססות אוטובוס.


לרשתות שבבסיס יש יתרונות, כולל ניתוב ספציפי ליעד וליישום, יעילות צריכת חשמל רבה יותר ואפשרות מופחתת לתחרות באוטובוסים. ארכיטקטורות רשת על גבי שבב לוקחות השראה מפרוטוקולים של רשתות כמו TCP וחבילת פרוטוקול האינטרנט לתקשורת שבב, אם כי בדרך כלל יש להם פחות שכבות רשת. הרשת האופטימלית על שבב ארכיטקטורות רשת הם תחום מתמשך של מחקר רב עניין. ארכיטקטורות NoC נע בין טופולוגיות מחשוב מסורתיות מבוזרות כגון טורוס, hypercube, רשתות רשת ורשתות עץ אל תזמון אלגוריתם גנטי לאלגוריתמים אקראיים כגון טיולים אקראיים עם הסתעפות ואקראי זמן לחיות (TTL).


חוקרי SoC רבים רואים בארכיטקטורות NoC את העתיד של עיצוב מערכת על שבב, משום שהם הוכיחו שהם עומדים ביעילות בצורכי הספק ובתפוקה של עיצובי SoC. ארכיטקטורות NoC נוכחי הן דו מימדיות. עיצוב IC 2D יש אפשרויות floorplanning מוגבל כמו מספר הליבות של SoCs להגדיל, כך כמו מעגלים משולבים תלת מימדיים (3DICs) יוצאים, מעצבי SoC מסתכלים לכיוון בניית תלת מימדי על שבב רשתות הידוע בשם 3DNoCs.