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一种用于片上网络的交换开关结构
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2009-08-21
申根换
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半导体技术的飞速发展推动了片上系统设计进入到片上网络阶段。为了进一步研究其
结构及不同工艺对其的影响，文章分析了片上网络对于片上系统的优越性，并针对其重要组成部分——交换开关提出了一种×pipes 交换开关结构，通过将该结构在65 纳米和90 纳米库中进行分别进行综合分析，从而得出采用65 纳米技术具有很大优势。
关键词：片上网络；交换开关；交叉开关；
在过去的 50 年中，集成威廉希尔官方网站 制造工艺以每年58%的增长率持续发展着。进入21 世纪
后，90 纳米和65 纳米工艺相继投产，标志着纳米时代的开始。在未来的5~10 年中，集成威廉希尔官方网站 的威廉希尔官方网站 规模将超过40 亿晶体管[1]，目前的单一处理器及总线结构是无法驾驭规模如此庞大的威廉希尔官方网站 的。一颗芯片内集成越来越多的内核数量，在实现了强大功能的同时，也引入了许多新的设计问题。其中之一就是如何实现内核间的互连。首先，如何实现一个稳定可靠的内核互连机制？这种互连机制会在很大程度上影响SOC 系统的性能甚至是功耗，简单的总线结构已无法满足SOC 系统中越来越复杂的通信需求[2]。一个由多个内核组成的系统如果使用总线连接，则会需要很长的连线，而这样的总线不可能达到很高的速度。另外，芯片的同步越来越困难，按照传统的方式使用单一时钟已经变得几乎是不可能的。所以，未来的SOC 最有可能采用一个全局异步局部同步[3]的工作方式（Globally Asynchronous and Locally Synchronous），也就是说芯片将不再使用一个统一的时钟，而是采取一种分布式的方式，只是在局部（如一个内核内部）使用传统的单一时钟。相对于SOC 而言，全新的NOC（Network on chip）体系结构是更高层次、更大规模的片上系统，是片上的网络系统。片上网络就是将网络技术应用于SOC 模块互连的设计方法， NOC 技术的核心思想是将计算机网络技术应用到芯片设计中来，以便彻底解决多CPU 的体系结构问题。NOC 可以定义为在单一芯片上实现的基于网络通讯的多处理器系统。NOC 包括运算和通讯两类节点。运算节点（又称为资源，Resource）完成广义的运算任务。它们既可以是SOC，也可以是各种单一功能的IP；通讯节点（又称交换开关，Switch）负责运算节点之间的数据通讯。通讯节点及其之间的网络称为OCN（On Chip Network），它借鉴了分布式计算机系统的通讯方式，用路由和分组交换技术替代传统的总线技术完成通讯任务。本文我们主要介绍交换开关。
结构及不同工艺对其的影响，文章分析了片上网络对于片上系统的优越性，并针对其重要组成部分——交换开关提出了一种×pipes 交换开关结构，通过将该结构在65 纳米和90 纳米库中进行分别进行综合分析，从而得出采用65 纳米技术具有很大优势。
关键词：片上网络；交换开关；交叉开关；
在过去的 50 年中，集成威廉希尔官方网站 制造工艺以每年58%的增长率持续发展着。进入21 世纪
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