探讨基于SoC的网络互连单元的原理及应用

曹骥

摘要：目前的芯片技术发展中，已经开始构造新型的网络互连结构，而其中基于SoC技术的网络互连单元技术实现过程中，可以强化现有芯片系统的能力，所以具有良好的开发前景。基于对网络互连单元应用原理的分析，本文探讨了该项技术的具体应用方案，从而让基于SoC的网络互连单元能够在后续的技术使用过程中更好发挥应有作用。

关键词：SoC;网络直连单元;控制参数

中图分类号：TN47文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）13-0090-01

引言：基于SoC的网络互连单元运行中，必须要能够通过对整个互连单元的合理配置，同时通过对相关参数的配置，让整个系统能够在运行过程中处于高效運行状态，要求在构造工作中，需要建立互连架构系统，并且通过对整个系统工作原理的分析，方可让该系统的配置方案符合标准。

1基于SoC的网络互连单元的原理

1.1互连架构信息。芯片上的网络互连单元架构过程中，要能够配置SoC中的CPU内核、Cache系统和存储系统，之后通过高速接口，实现各个模块间的告速连接工作模式。采取的方法包括总线连、交叉开关和片上网络系统连接三种模式，这三个方法互有优缺点[1]。对于片上总线技术，整体上较为成熟，并且更容易实现，但是可扩展性以及带宽参数存在限制;对于交叉开关系统，在带宽方面具有优势，但是可扩展性和实现代价参数相对较差;对于片上网络技术，虽然可以消除当前在带宽和可扩展性方面的劣势，但是技术体系上并不成熟。

1.2系统工作原理。在网络互连系统中，其技术原理是由函数构建，按照函数的模式实现对相关信息的传递，可以借助该函数系统实现信息隔离，从而优化关键的节点和网络路径。在每一个域内同时存在多个开关，可以从任何接口之间启动路由路径，而所加入的函数配置涵盖路由开关以及接口，内部结构可以使用IP工具创建复杂度较高的拓扑结构，整个互连网络的内部由多个模块构成，每个模块带有传输功能，其中包括时域交叉传输函数和数据的交叉传输函数。

1.3系统配置方法。在系统的配置过程，会将整个网络互连单元设置成七个主设备和一个从设备，之后在各个设备之间形成路由路径，对于系统中的接口结构，需要在其中设置7个主接口与1个从接口，各个接口的位宽设置为40位，主接口的数据位宽为64位，支持AHB协议，从接口的位宽为128位，且支持AX1协议，之后使用时钟对应接口的时钟，在高级选项内根据实际需求配置参数。在地址体系中，采用master_0设置地址范围和全局性的地址体系，之后将其映射到各个选项中。在实现体系中，要能够建立主设备和从设备之间的拓扑结构，将选择的master接口划分到switch中，实现主从接口之间的延迟最小化。

2基于SoC的网络互连单元的使用方法

2.1连接单元划分。在连接单元的划分中，可以划分成三个网络互连单元结构（NIC），处理器经过AX1协议总线访问3个连接单元，并协调单元之中含有的各类信息。在配置生成了连接单元之后，选择挂接设备的运行速率。在NIC_0上，可挂接128个高速IO外设，比如借助AX1协议，最高5GHz的PCIE，在NIC_1上可挂接一般性的IO外设，如USB、GMAC等，在NIC_2上，可挂在低速外设，比如WDOC、CPIO等。

2.2系统结构配置。在完成了基础性的配置工作之后，可以在芯片上做出相应操作，首先是对于不同协议之间的数据转化，比如AX1协议和AHB协议转换，另外对于不同版本间的协议转换工作也可以落实，比如AXI4和AXI3的转换，这两种转换模式必须根据如下要求：其一是使用唯一独占通道，其二是AXI4的Bursts要被分割成多个AXI3的Bursts，每个长度最高为16节。

2.3控制参数配置。控制参数的配置过程，要能够形成多级时钟的门控制电路，该系统可以使系统被转换到另一个工地状态，从而让外部的时钟控制器可以单独请求时钟域内的相互连接模式，最终控制时钟的门控制系统在该时钟域中，存在未完成的相关事务时，要能够实现互连之后阻止新的事务继续连接，之后该区域中生成的报告可以说明该进程已经完成，则时钟控制器移除这一时钟[2]。

对于扩大和缩小数据的位宽功能，该扩展功能需要应用于对读数据和写数据的处理，将其构造成不同长度的Burst，数据打包和处理的规则是，确定传输的数据正确无误时对其缩小处理。对于扩展和缩小的数据比例，要配置于1：2，1：4或者1：8状态，同时配置FIFO与时钟结构，可以使用GPV按照时钟频率进行，并配置FIFO功能以改变同步比率。

2.4其他配置结果。对于其他的配置工作，包括仲裁、循环避免处理、锁定支持以及地址映射，所有的处理项目都需要根据相关工作要求建设。比如对于循环避免处理，由于AXI协议多个传输，因此当一个节点中的路由有多个并发操作传输到设备过程，为防止出现死锁效应，网络连接单元需要制定相关规则，要求每个ASIB存在不同的CDAS配置，并且相同机制的CDAS配置应用于写传输和读传输过程，这两个操作模式需要分开建立。

结论：综上所述，基于SoC技术的网络互连单元建设过程中，需要了解互连架构的基本信息，之后正确配置启动单元数量和互连单元的相关端口，借助在其中配置的函数完成任务。在该结构的建立阶段，需要实现对所有参数的协调和处理，只有在所有的配置结果准确无误时才可使用。

参考文献：

[1]陈常浩. 面向物联网SoC应用I3C接口的信号完整性分析[D].西安电子科技大学，2019.

[2]Net Speed发布以人工智能为基础的SoC芯片内部互连解决方案Orion AI[J].中国集成电路，2018，27（08）：15.