探討基于SoC的網絡互連單元的原理及應用

曹驥

摘要：目前的芯片技術發展中，已經開始構造新型的網絡互連結構，而其中基于SoC技術的網絡互連單元技術實現過程中，可以強化現有芯片系統的能力，所以具有良好的開發前景。基于對網絡互連單元應用原理的分析，本文探討了該項技術的具體應用方案，從而讓基于SoC的網絡互連單元能夠在后續的技術使用過程中更好發揮應有作用。

關鍵詞：SoC;網絡直連單元;控制參數

中圖分類號：TN47文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0090-01

引言：基于SoC的網絡互連單元運行中，必須要能夠通過對整個互連單元的合理配置，同時通過對相關參數的配置，讓整個系統能夠在運行過程中處于高效運行狀態，要求在構造工作中，需要建立互連架構系統，并且通過對整個系統工作原理的分析，方可讓該系統的配置方案符合標準。

1基于SoC的網絡互連單元的原理

1.1互連架構信息。芯片上的網絡互連單元架構過程中，要能夠配置SoC中的CPU內核、Cache系統和存儲系統，之后通過高速接口，實現各個模塊間的告速連接工作模式。采取的方法包括總線連、交叉開關和片上網絡系統連接三種模式，這三個方法互有優缺點[1]。對于片上總線技術，整體上較為成熟，并且更容易實現，但是可擴展性以及帶寬參數存在限制;對于交叉開關系統，在帶寬方面具有優勢，但是可擴展性和實現代價參數相對較差;對于片上網絡技術，雖然可以消除當前在帶寬和可擴展性方面的劣勢，但是技術體系上并不成熟。

1.2系統工作原理。在網絡互連系統中，其技術原理是由函數構建，按照函數的模式實現對相關信息的傳遞，可以借助該函數系統實現信息隔離，從而優化關鍵的節點和網絡路徑。在每一個域內同時存在多個開關，可以從任何接口之間啟動路由路徑，而所加入的函數配置涵蓋路由開關以及接口，內部結構可以使用IP工具創建復雜度較高的拓撲結構，整個互連網絡的內部由多個模塊構成，每個模塊帶有傳輸功能，其中包括時域交叉傳輸函數和數據的交叉傳輸函數。

1.3系統配置方法。在系統的配置過程，會將整個網絡互連單元設置成七個主設備和一個從設備，之后在各個設備之間形成路由路徑，對于系統中的接口結構，需要在其中設置7個主接口與1個從接口，各個接口的位寬設置為40位，主接口的數據位寬為64位，支持AHB協議，從接口的位寬為128位，且支持AX1協議，之后使用時鐘對應接口的時鐘，在高級選項內根據實際需求配置參數。在地址體系中，采用master_0設置地址范圍和全局性的地址體系，之后將其映射到各個選項中。在實現體系中，要能夠建立主設備和從設備之間的拓撲結構，將選擇的master接口劃分到switch中，實現主從接口之間的延遲最小化。

2基于SoC的網絡互連單元的使用方法

2.1連接單元劃分。在連接單元的劃分中，可以劃分成三個網絡互連單元結構（NIC），處理器經過AX1協議總線訪問3個連接單元，并協調單元之中含有的各類信息。在配置生成了連接單元之后，選擇掛接設備的運行速率。在NIC_0上，可掛接128個高速IO外設，比如借助AX1協議，最高5GHz的PCIE，在NIC_1上可掛接一般性的IO外設，如USB、GMAC等，在NIC_2上，可掛在低速外設，比如WDOC、CPIO等。

2.2系統結構配置。在完成了基礎性的配置工作之后，可以在芯片上做出相應操作，首先是對于不同協議之間的數據轉化，比如AX1協議和AHB協議轉換，另外對于不同版本間的協議轉換工作也可以落實，比如AXI4和AXI3的轉換，這兩種轉換模式必須根據如下要求：其一是使用唯一獨占通道，其二是AXI4的Bursts要被分割成多個AXI3的Bursts，每個長度最高為16節。

2.3控制參數配置。控制參數的配置過程，要能夠形成多級時鐘的門控制電路，該系統可以使系統被轉換到另一個工地狀態，從而讓外部的時鐘控制器可以單獨請求時鐘域內的相互連接模式，最終控制時鐘的門控制系統在該時鐘域中，存在未完成的相關事務時，要能夠實現互連之后阻止新的事務繼續連接，之后該區域中生成的報告可以說明該進程已經完成，則時鐘控制器移除這一時鐘[2]。

對于擴大和縮小數據的位寬功能，該擴展功能需要應用于對讀數據和寫數據的處理，將其構造成不同長度的Burst，數據打包和處理的規則是，確定傳輸的數據正確無誤時對其縮小處理。對于擴展和縮小的數據比例，要配置于1：2，1：4或者1：8狀態，同時配置FIFO與時鐘結構，可以使用GPV按照時鐘頻率進行，并配置FIFO功能以改變同步比率。

2.4其他配置結果。對于其他的配置工作，包括仲裁、循環避免處理、鎖定支持以及地址映射，所有的處理項目都需要根據相關工作要求建設。比如對于循環避免處理，由于AXI協議多個傳輸，因此當一個節點中的路由有多個并發操作傳輸到設備過程，為防止出現死鎖效應，網絡連接單元需要制定相關規則，要求每個ASIB存在不同的CDAS配置，并且相同機制的CDAS配置應用于寫傳輸和讀傳輸過程，這兩個操作模式需要分開建立。

結論：綜上所述，基于SoC技術的網絡互連單元建設過程中，需要了解互連架構的基本信息，之后正確配置啟動單元數量和互連單元的相關端口，借助在其中配置的函數完成任務。在該結構的建立階段，需要實現對所有參數的協調和處理，只有在所有的配置結果準確無誤時才可使用。

參考文獻：

[1]陳常浩. 面向物聯網SoC應用I3C接口的信號完整性分析[D].西安電子科技大學，2019.

[2]Net Speed發布以人工智能為基礎的SoC芯片內部互連解決方案Orion AI[J].中國集成電路，2018，27（08）：15.