CHƯƠNG 1: PHAN MO DAU 1. Lý do chọn đề tài Có thé khang định ring thiét ké chip 1a một lĩnh vực khó và có số lượng ít trgười tham gia và làm công việc nảy. Nhưng thiết kế chịp là một ngành có thể cho thu nhập cao và ỗn định. Không những đem lại cho người làm ma côn đem lại lợi ích cho cả tập the, c4 cong ty và cả một quốc g1a.
Noi đến chíp, chủng ta thường nghĩ ngay đến các chip may tinh dé ban, cho xmáy tính xách Iay, hay gần đây là cho các thiết bị di dng va may tinh bang. Nhung nó chỉ là phân nội, là số ít. Chịp không chí có vậy, mả chip ngày nay dược sử dụng, trong hdu hết các linh vực, nó có thể có trong thiết bị dân dụng hang ngay may gilt, tivi, tủ lạnh. Hay các thiết bị trong xây dụng như thang máy, hay ngôi nhà thông mình, hay là trong các hệ thống của ö tô như thiết bị tìm đường.
Ngoài ra một phần lớn cáo chịp được sử dụng trong các thiết bị giải trí, như máy ảnh, máy nghe nhạc, máy quay phữn. Và đặc biệt là trong các thiết bị trong quân sự Qua đó ta có thể hiểu được ngành công nghiệp sản xuất chỉịp rộng lớn đã được phát triển như thế nào. Nó trị giá hàng ngàn tỷ đỗ la. Đỏ cũng là một ngành tiểm năng cho ngảnh LI của Việt nam hiện nay.
Ngành LL của Việt nam những năm trước chủ yêu là gia công phản mềm và có một phan xuất khẩu, hoặc là nhập khẩu phân cứng. Còn về lĩnh vực hệ thống nhúng muả trong đó có đuết kế chữp (không, phát là các chịp mạnh vả phức tạp) thí côn bố ngõ. Vi vậy, việc nghiên cứu lèm sao để ó thẻ vừa có lính chất nghiên cứ, vừa có tính chất thúc đây, tăng khả năng tiếp cặn với việc thiết kế chíp là một hưởng đi ma tac gia quan tâm. Vì vậy tác giã chọn đẻ tài thiết kế và mô phỏng mạng trên chip ÁN chiều.
Với mục dịch chính là có thể Hếp cận công nghệ mới nhất rà thể giới đang, quan tâm là mạng trên chip, và cẻ thể hiểu được một phan quy trình và các công cụ được sử dụng trong thiết kế chịp. Không những vậy công nghé mang wén chip con giúp cho việc thiết kế các hệ thông trên chip trở nên đơn giản hơn trước, Trang 7/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU LỜI NÓI ĐÀU Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triểnc khơn học và công nghệ nủỏi chúng và Công nghệ thông tỉa nỏi riêng, ngày cảng phúc tạp sử dụng chúp với ô phần tứ logie lớn. Các nhóm thiết kế phái phát triển các hệ thông lớn hơn và phức tạp hơn, với sự gia lăng yêu cầu về hiệu năng, trong thời gian {L hơn. Yêu cầu cấp thiết là phải dua ra công cụ để giúp các nhà thiết kế kết nổi các thành phản, các hệ thông có sẵn lại để tạo ra một hệ thông mới một cách nhanh chóng và thuận tiện, đặc biệt là khi có sự thay đôi các thành phần trong lệ thống, Kiên trúc NoC kết nói các thành phân trên chíp theo mô hình mạng bao gồm xnột kết.
nội mạng Tình loạt sử dụng các tai nguyén car Hiêt tôi th u cho mat. ung, dụng nhất định, một định dang g6i tin, va mét topology mạng, các lệnh và céc tra lời giúp nâng tỉnh đồng thời cao hơn và sử dụng tải nguyên ít hơn. Trong phạm vi luận văn của mình, dudi sự hướng dân cúa Tiên sĩ Nguyễn. Kim Khánh, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Thiết kế và mô phông mạng trên chấp n chiếu” Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Tién sĩ Nguyễn Kim Khánh, người dã tan tim hướng dẫn, định hưởng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới tất cá người thản và bạn bẻ đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Học viên cao học. 1uớp Công nghệ thông tin 2010B Pham Tri Céng Trang 6/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU LỜI NÓI ĐÀU Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triểnc khơn học và công nghệ nủỏi chúng và Công nghệ thông tỉa nỏi riêng, ngày cảng phúc tạp sử dụng chúp với ô phần tứ logie lớn. Các nhóm thiết kế phái phát triển các hệ thông lớn hơn và phức tạp hơn, với sự gia lăng yêu cầu về hiệu năng, trong thời gian {L hơn.
Yêu cầu cấp thiết là phải dua ra công cụ để giúp các nhà thiết kế kết nổi các thành phản, các hệ thông có sẵn lại để tạo ra một hệ thông mới một cách nhanh chóng và thuận tiện, đặc biệt là khi có sự thay đôi các thành phần trong lệ thống, Kiên trúc NoC kết nói các thành phân trên chíp theo mô hình mạng bao gồm xnột kết. nội mạng Tình loạt sử dụng các tai nguyén car Hiêt tôi th u cho mat. ung, dụng nhất định, một định dang g6i tin, va mét topology mạng, các lệnh và céc tra lời giúp nâng tỉnh đồng thời cao hơn và sử dụng tải nguyên ít hơn. Trong phạm vi luận văn của mình, dudi sự hướng dân cúa Tiên sĩ Nguyễn.
Kim Khánh, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Thiết kế và mô phông mạng trên chấp n chiếu” Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Tién sĩ Nguyễn Kim Khánh, người dã tan tim hướng dẫn, định hưởng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới tất cá người thản và bạn bẻ đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Học viên cao học. 1uớp Công nghệ thông tin 2010B Pham Tri Céng Trang 6/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU 1.
Mục đích và phạm ví nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đẻ tài là tìm hiển phương pháp thiét ké NoC va đámh giá tỉnh khả dụng của phương pháp. Tác giả mong muốn khi thực hiện để tài có khả năng tiếp cận được với việc thiết kế chịp và quy trình thiết kế clip. “Trong phạm vị luận văn này, tỏi xin được nghiên cửu dến các vẫn dễ sau: - _ Tổng quan về mạng trên chịp -_ Thiết kếNeŒ -_ Xây dụng thứ nghiệm NoC -_ Kết quả, dành giả và hướng phát triển Bồ cục luận văn bao gêm các phân sau đây: © Chương 1: Phân mỡ đầu - Ly do chon dé tai - _ Nhiệm vụ nghiền cứu. + Chương 2: Tổng quan vẻ mang trén chip - NoC - Trinh bay tổng quan chung Nov - Hign trạng các nghiên cứu và công cụ NeC «Chương 3: Thiết kế NoŒ -_ TIễ trợ thiết kế NoC trong Qsys ~_ Các thành phần được sử dụng trong thiết kế ~_ Mô tả hệ thống sẽ được thiết kế -_ Chỉ tiết các kết nổi sử dụng NoC © Chương 4: Cải đặt thủ nghiệm NoC - _ Dựa vào thiết kế ở mục 3, thực hiện việc xây dựng chip như đã thiết kế bằng công cụ Qsys - Kiém tra va đánh giá kết quả.
Trang 8/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Từ viết tắt Viết dây dù Ý nghĩa NO€ Network On Chip Mang wén chip Thiết kế truyền thẳng không Non-NOC Non Network On Chip cé mang tn chip DMA Direct Memory Access Truy cap bd nhd true tiép Advanced eXtensible AXI Interface Giao tiếp nâng cao của Avalon Avalon-MM Avalon Memory Mapped Ảnhxạ bộ nhớ của Avalon. Altera’s System Intepralian Công tụ tích hợp hệ thông cửa Qsys Tool Altera SoC System Ona Chip Cả hệ thống wén mét chip System ona Programmable Ca hé théng wén mét chip lap sorc Chip trình được Field-Proprammable Gate FPGA Anay Chip logic lap trình được Avalon-ST Avalon Streaming Thanh phan luéng Avalon Qsys interconnect Qsys imterconnect Kết nối trong Qsys Mutual Exclusion Mutex Component Thành phân loại trừ lẫn nhau Trang 3/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU Danh mục các bảng Bang 1 Dinh dang gói fin trong giao tiếp ánh xạ bộ nhớ. Bảng 2 Danh sách các kiểu giao dich - Bang 3 Các thông số thiết định của các Nios Il trongchệ thông 43 Băng, 4 Cáo kết nội vỏi clock của các Philosopher trong hệ thông với tỉn hiệu reset cúa các Philosopher trong hệ thông. ới tin hiệu reset của các thành phần ngoại vi.
của các Philosopher Master tới các thiết bị trong hệ thông, Bảng 8 Các kết nội của các Philosopher Master lới các Stave trong hệ thông.47 Bảng 9 Các kết nổi cia cpu top Master toi cac Philosopher slave trong hệ hỏng. Bảng 10 Các địa chỉ cơ sở cúa các hệ théng con Philosopher. seve Trang 4/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Từ viết tắt Viết dây dù Ý nghĩa NO€ Network On Chip Mang wén chip Thiết kế truyền thẳng không Non-NOC Non Network On Chip cé mang tn chip DMA Direct Memory Access Truy cap bd nhd true tiép Advanced eXtensible AXI Interface Giao tiếp nâng cao của Avalon Avalon-MM Avalon Memory Mapped Ảnhxạ bộ nhớ của Avalon. Altera’s System Intepralian Công tụ tích hợp hệ thông cửa Qsys Tool Altera SoC System Ona Chip Cả hệ thống wén mét chip System ona Programmable Ca hé théng wén mét chip lap sorc Chip trình được Field-Proprammable Gate FPGA Anay Chip logic lap trình được Avalon-ST Avalon Streaming Thanh phan luéng Avalon Qsys interconnect Qsys imterconnect Kết nối trong Qsys Mutual Exclusion Mutex Component Thành phân loại trừ lẫn nhau Trang 3/68 THHÉT KẺ VÀ MÔ PHÒNG MANG TREN CIP N CHIEU Danh mục hình vẽ Hinh 1 System on Chip (SoC) voi bus truyén thông 13 Hinh 2 Network on Chip cơ bản.
Huth 3 Topology chinh quy. Hinh 4 Topology khang chink qu Tinh 5 Mỗ hình cơ bản của hệ thông Noi - Hình 6 Kiến trúc NoC côa một hệ thông Avalon-MM với nhiều aster 30 Hình7 Sử dụng hai miễn kết nội Hình 8 Sử dụng một miễn kết nỗi kết hợpvới bộ chuyển kich thước. Lĩnh 9 Các thành phần trong giao tiếp ảnh xa bộ nhớ giữa master và slave e BB Tinh 10 Cac thanh phan trong Master Network Tnterfaces cia Avalom-MM - 7 Hình 11 Các thành phân trong Master Network Interface AXI Hình 12 Giao tiệp mạng trong Avalon-MM Slave. Hình 13 Giao tiếp mạng trong AXI slaye Trình L4 Thiết định trọng tải trong Qsys Tinh 15 Arbitration Tining Hình 16 Hai Avalon-MM master try cp lién ty {Gi més! Hinh 17 Maslsr ngừng truy cập trước khi dùng hết chia sé mm Hình 18'rong tài của 4 Avalon-MM maslerkết nối với 4 Avalon-MM slave Tĩnh 19 Cách hoạt động của bộ chuyển đối kích thước đữ liệu 4:1 Tĩnh 20 Kiến trắc hệ thông NOC 6 chip sit dung chung On- Hình 21 Chi tiết các thánh phần trong hệ thông con.
Hinh 22 Chỉ tiết Nios 11 của hệ thông con philosopher.