大发快三官网神彩争霸8Intel和Facebook 都看好的技术:NoC神奇在哪里?

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作者:李飞来源:半导体行业观察|2019-03-25 10:14

日前,互联网巨头Facebook签署了收购片上网络(network-on-chip,NoC)IP提供商Sonics,据悉Facebook会将Sonics的NoC技术应用在其AR/VR相关的应用中。除了Sonics之外,去年Intel也收购了另一家NoC IP提供商Netspeed,以至于目前在NoC领域,Arteris成为了唯一的独立IP供应商。为哪此近年来巨头动作频频,争相收购NoC IP提供商呢?本文将为您做完大发快三官网神彩争霸8正分析。

片上网络的历史沿革

片上网络(NoC)实在三种有悠久的历史,在506年Arteris就推出了其***款商用NoC IP。为了理解NoC再次出先的意味着 ,大伙首先回顾一下NoC再次出先前的片上互联方法。

传统片上BUS总线(左)和Crossbar(右)互联方法

在NoC再次出先完后 ,传统的片上互联方法包括Bus总线和Crossbar三种。Bus总线的互联方法即所有数据主从模块都连大发快三官网神彩争霸8接在同如此 互联矩阵上,当有多个模块并肩前要使用总线传输数据时,则采用仲裁的方法来挑选谁能使用总线,在仲裁中获得总线使用权限的设备则在完成数据读写后释放总线。ARM著名的AXI、AHB、APB等互联协议就让典型的总线型片上互联。

除了总线互联之外,另三种方法是Crossbar互联。总线互联并肩必须有一对主从设备使用总线传输数据,三种对于前要较大速率的架构来说不一定够用。除此之外,在三种系统架构中,如此 主设备的数据往往会前要并肩广播给多个从设备。在三种情形下,Crossbar就让更好的挑选。Crossbar的主要行态是都能不能 并肩实现多个主从设备的数据传输,并肩能实现如此 主设备对多个从设备进行数据广播。然而,Crossbar的主要疑问是互联线很繁杂,给数字后端设计带来了较大的挑战。

与总线和Crossbar相比,NoC则是三种可扩展性更好的设计。NoC从计算机网络中获取了灵感,在芯片上也实现了如此 累似 的网络。在NoC架构中,每如此 模块都连接到片上路由器,而模块传输的数据则是形成了如此 个数据包,通过路由器去送达数据包的目标模块。

与片上总线和Crossbar相比,NoC的主要优势都能不能 体现在横向和纵向两方面。横向的优势是指当片上使用互联的模块数量增加时,NoC的繁杂度并非会上升好多好多 。这也是符合直觉的,三种NoC使用了累似 计算机网络的架构,三种都能不能 更好地支持多个互联模块,并肩都能不能 轻松地加入更多互联模块——这和大伙把一台新的电脑接入互联网而几乎我越多 对互联网造成影响一样。与NoC相比,片上总线和Crossbar在互联模块数量上升时就显得三种力不从心,尤其是Crossbar的互联繁杂性与互联模块的数量呈指数关系,三种一旦加入更多模组其后端物理设计就会要完正重做。当然,NoC为了实现可扩展性,也前要付出路由器逻辑累似 的额外开销。三种,在互联模块数量较少时,片上总线和Crossbar三种设计简单而更适合;而一旦片上互联模块数量上升时(如大于50个模块),NoC的优势就得到体现,这完后 路由器逻辑和网络协议的开销就都能不能 忽略不计,三种在互联模块数量较多时NoC都能不能 实现更高的性能,并肩面积却更小。

NoC纵向的优势则来自于其物理层、传输层和接口是分开的。拿传统的总线为例,ARM的AXI接口在不同的版本定义了不同的信号,三种在使用不同版本的AXI完后 ,一方面模块的接口逻辑要重写,被委托人面AXI矩阵的逻辑、物理实现和接口也要重写,三种造成了IP复用和向后兼容上的麻烦。而NoC中,传输层、物理层和接口是分开的,三种用户都能不能 在传输层方便地自定义传输规则,而我越多 修改模块接口,而被委托人面传输层的更改对于物理层互联的影响就让大,三种我越多 担心修改了传输层完后 对于NoC的时钟频率造成显著的影响。

异构计算时代,NoC渐成主流

如前所述,一旦SoC上的模块数量上升时,NoC的优势就得到了体现。而在异构计算逐渐成为主流的今天,NoC也就顺应潮流成为了系统中如此重要的一每种。

众所周知,随着半导体工艺行态尺寸缩小如此接近物理极限,半导体工艺的每一步前进完正都是付出巨大的代价,而摩尔定律对于每隔18个月集成度翻倍的预言也渐渐成为了历史。在过去,根据摩尔定律缩小行态尺寸能带来晶体管集成度上升,从而降低成本;另外晶体管面积缩小还带来了性能上升。而在今天,三种先进工艺制程如此繁杂,28nm完后 晶体管缩小带来的成本优势正在被巨大的一次NRE成本所抵消,更关键的是晶体管的性能在先进工艺下的提升三种逐渐趋近饱和。

在如此 的情形下,避免器芯片的性能提升三种必须依赖半导体工艺带来的晶体管性能提升,就让要更多地依靠芯片架构上的提升。在芯片架构方面,异构计算在摩尔定律接近失效的今天得到了广泛的认可。

异构计算芯片架构示意图

在摩尔定律的黄金时代,通用计是否时代的主流,三种随着摩尔定律的发展通用避免器的性能每过一段时间还会 翻番,好多好多 去设计专用化的避免模块的意义并非大。相反,在摩尔定律接近实效的今天,为了能实现避免器性能的提升,最可行的方法就让针对每三种计算去设计专用的计算模块,从而实现性能的提升,这也就让异构计算的思路。异构计算的芯片架构中,多个专用计算模块会通过片上互联去访问存储器,并肩也会通过片上互联去互相通信,三种片上互联在异构计算时代正在扮演如此重要的角色。而在使用异构计算思想设计的SoC中,如此 的专用模块数量正在上升到数五个,三种NoC成了实现片上互联的***实现方法。而随着未来异构计算范式得到更多认可和应用,大伙都能不能 预见片上互联会前要连接越多数量的模块,三种NoC设计的重要性也三种提升。

使用Sonics提供的NoC IP的芯片架构示意图

巨头收购NoC IP供应商的肩头

Facebook、Intel等巨头收购NoC IP供应商,首先说明了NoC在今天SoC架构中的重要性。如前所述,目前SoC架构中,异构计算正在成为主流架构。“异构计算”离米 中有 “异构”和“计算”如此 方面,“异构”意味着 SoC中不同IP的数量越多,而“计算”则意味着 每个IP还会 前要血块的数据以及相应的速率以完成相应任务。当把多个IP以计算为目的组成异构计算的芯片时,片上互联往往会成为性能的瓶颈,三种NoC如此 的先进片上互联架构正好能帮助异构计算架构的芯片避免互联瓶颈。去年Intel收购NoC IP供应商Netspeed时,时任Intel相关负责人的Jim Keller就在声明中表示“Intel正在为芯片设计加入更多的专用(计算)行态,而Intel面临的挑战则来自于何如能在合理的时间和预算内为每个专用计算设计***化的IP模块”。Keller的声明几乎完正印证了异构计算的思路,而Netspeed的NoC IP则能避免异构计算芯片上的互联瓶颈疑问。

除了技术上的考虑之外,在商业上来说,巨头收购NoC IP供应商都能不能 从“进攻”和“防守”如此 淬硬层 来理解。“进攻”的淬硬层 上来说,三种NoC正在变得如此重要,三种巨头们希望能有被委托人独特的NoC IP,在实现优秀的性能之外,甚至有三种基于该IP做被委托人的独特芯片架构,从而实现芯片性能的跨代式领先。三种要做如此 的定制化高性能NoC,与NoC IP厂商的通常性商务合作方法方法往往无法达到目的,而三种被委托人组建团队从头做起则速率太慢,三种在NoC IP公司价格合理的情形下收购是最离米 的挑选。从“防守”的淬硬层 上来说,一旦为被委托人提供NoC IP的公司经营不善无法继续提供IP,三种甚至被竞争对手买走,如此被委托人要切换到另一家公司的NoC IP会前要三种时间,出于三种考虑,还不如把被委托人用得最顺手的NoC IP公司直接买下,也就避免了哪此麻烦。相信Facebook和Intel收购NoC IP公司,完正都是出自于这两方面的考虑。

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【责任编辑:

张燕妮

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