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对于互联通信架构的分析

 njnh 2014-06-17
对于互连通信架构的分类和特性作出阐述和分析。传统意义上的分类集中为以下三种,分别是:
(1)基于点对点连接的互连通信架构
     即内存模块、微型集成处理器、可重构功能单元、DSP处理器以及相关键盘外设等之间建立多对多的双向通信模式。
(2)基于NoC网络的互连通信架构
         保留了前者的优势,并在数据通信开销上做出了更为合理的设计与改进。模块与模块之间的互连通信是间接通过一定的交换矩阵(有时也称路由器)来实现。硬件设计对于数据交换的处理速度要远高于软件设计的效率,所以在系统性能上,基于NoC互连方式的DPR系统要比基于点对点互连方式的DPR系统优越得多。
        此外区别于第一种互联方式,该架构的另外几点显著优势体现在:
1)由于路由器与模块之间仍是点对点互连,所以保持了局部通信性能不受因为整体系统的缩放二带来的影响。
2)网络连线之间仍可以维持点对点互连方式下的流水线工作模型;
3)路由器在物理层上以分布方式互连,使得集中式网络协议可以在路由器上进行分布式策略处理4)相同的路由器可以在整个系统网络中实现重用,增加了模块复用性和使用率,减少了设计的开发周期。
(3)基于总线型的互连通信架构
所有具备特定功能的IP核硬件模块,包括微处理器在内均是以外设负载的形式挂载在总线上,共享总线的带宽和资源。
其特性和分析主要体现在以下几点:
1)对于Xilinx FPGA器件而言。PLB总线几乎被所有的IP核模块所兼容,所以设计人员无需为IP核开发额外的封装核调用模式。
2)总线互连通信架构是一种集中式的管理方式,由于所有的IP核模块共享一条总线,故在IP核对总线提出请求时,需要一定的总线冲裁机制和主从调用模式。
3)总线带宽的而利用率不高,因为对于IP核而言,总线是一种独占资源,当低速外围设备对总线进行调用时,其低性能将无法完成利用总线的带宽和数据传输能力。
4)FPGA中总线的实现占用的底层硬件资源有限,相比前两种模型在最大程度上节约了硬件成本,降低了系统功耗。

双总线型的互连通信架构,其优势和特性体现在以下三点:
1)由于总线的硬件实现并不会占用太多底层资源,所以基于双总线架构的互连方式在空间资源上的损耗是可以容忍的。通过增加一条总线可以有效地降低总线负载,从而降低冲裁机制的复杂度更为有效地为IP核支配和维护总线使用权。
2)总线之间以桥进行连接,只有在跨总线的IP核需要进行数据通信时,桥设备以及需要通信的连个IP核才会产生一定的功耗和数据传输开销,否则该IP核模块将处于非通信静态,或者说是独立工作运转状态。与基于单总线架构的互连方式比较,后者往往需要IP核时刻监听总线上有无通信请求并保持通信状态,其带来的功耗是不容忽略的。
3)设计中将总线进行主从区分,常用总线作为主总线,并在其上加载高速处理的IP模块;

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