針對于片上網(wǎng)絡(luò)的低功耗互連設(shè)計.pdf

1、片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)是一種用于多處理器片上系統(tǒng)(MPSoC)的新型通信方法。該技術(shù)采用基于網(wǎng)絡(luò)通訊的系統(tǒng)架構(gòu)，不僅提高了通信效率，而且改善了可擴展性。同時，片上網(wǎng)絡(luò)的引入有效地解決了傳統(tǒng)的總線式 SoC中出現(xiàn)的全局同步、帶寬受限和功耗等問題。然而，隨著集成電路工藝地逐步發(fā)展，特別是進入深亞微米工藝以后， NoC中互連結(jié)構(gòu)引起的串擾等非理想效應(yīng)帶來了功耗、延時和可靠性等一系列問題。因此如何設(shè)計高速低功耗的NoC互連結(jié)構(gòu)成為片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計研究的

2、熱點之一。
　　針對NoC中互連的功耗問題，提出了一種新型具有抑制串擾能力的低功耗編碼——AGM。該編碼的低功耗部分采用在低功耗自校準編碼(SCG)的基礎(chǔ)上改進得到的GM編碼。同時，為了提高編碼抑制串擾的能力引入時間編碼技術(shù)。該編碼的編解碼器結(jié)構(gòu)中還加入了并串/串并轉(zhuǎn)換電路，通過減少互連線數(shù)量的方式降低互連功耗和節(jié)約布線資源。仿真結(jié)果表明，對于32bit隨機數(shù)據(jù)源，AGM編碼將互連線功耗降低了37.51％。
　　為了進一步降

3、低NoC的互連功耗，采用低功耗編碼與低擺幅技術(shù)結(jié)合的設(shè)計方案。在發(fā)送電路中，先進行AGM低功耗編碼，再采用一種基于電荷分享的電容型低擺幅發(fā)送電路(CCS)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。AGM編碼有效地降低數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)率，CCS電路將電容預(yù)加重型技術(shù)和電荷分享型技術(shù)相結(jié)合，不但降低了數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的擺幅，而且使得信號在“0→1”跳變時無需從VDD獲取能量，從而使互連線動態(tài)功耗直接減半，同時該電路還繼承了電容預(yù)加重型電路的高帶寬優(yōu)點。在接收電路中，利用AC耦合電

4、阻反饋反相器(CRFI)將信號偏置在VDD/2附近，同時轉(zhuǎn)換為RZ脈沖信號。最后通過遲滯比較器將信號還原為全擺幅信號，并通過AGM解碼器還原數(shù)據(jù)信息。基于SMIC65nm工藝，采用Cadence IC610軟件對其進行仿真，結(jié)果表明，CCS電路和AGM編碼結(jié)合的方式能夠有效的降低互連線上的功耗，同時提高了其抑制串擾的能力。相比于不使用AGM編碼的全擺幅電路，單獨使用AGM編碼和CCS低擺幅電路在降低功耗方面分別為40％和72％左右，而采