[发明专利]消息传递式片上网络仿真器

说明书

技术领域

本发明属于软件无线电和集成电路仿真的应用技术领域，特别是片上网络的仿真构架、仿真流程和仿真工具。

背景技术

深亚微米技术推动了片上系统的发展，集成电路集成规模和密度迅速增加，片上处理核间的数据通信压力显著增长，成为了片上系统性能的瓶颈。传统的资源竞争性的总线结构已不再适应片内通信的需求。片上网络(NoC)成为片上通信的有效、灵活和可扩展的解决方案。NoC系统不同于宏观网络，其可用资源极为有限。为了最有效地利用资源，面向应用的NoC成为研究重点。然而由于结构的可变性和应用的复杂性，很难通过数学建模估算面向应用的NoC的性能，因此近年来面向应用的NoC的仿真方法、仿真工具被广泛研究。

通过查新和广泛收集文献资料，我们发现已经公开的NoC仿真工具有如下几种：

参考文献A.Jalabert，S.Murali，L.Benini，G.D.Micheli.×pipesCompiler：A Tool forInstantiating Application Specific Networks on Chip.Proceedings of the conference on Design，automation and test in Europe.February 16-20，2004.和参考文献S.Murali，G.D.Micheli.SUNMAP：A tool for automatic topology selection and generation for NoCs.In Proceedings of the41st Design Automation Conference(DAC).pp.914-919.2004提出了×pipesCompiler，这是为自动实例化一个特定应用的NoC而开发的一种标准设计工具。它通过输入文件来实例化一个特定的NoC的拓扑结构。但由于仿真器的流模型是统计的，用户需要在仿真之前，根据处理元的各自应用，抽象出通信流的统计模型。.

参考文献M.Coppola，S.Curaba，M.D.Grammatikakis，G.Maruccia，F.Papariello.OCCN：A Network-on-Chip Modeling and Simulation Framework，Proc.Design，Automation and Test inEurope(DATE 04)，IEEE CS Press，2004，pp.174-179.提出的OCCN是一种基于SystemC库的、自顶向下分层地描述NoC系统的工具，关注于应用软件和片上通信网络的连接。

某些文献也将主要应用于宏观网络研究的OPNET和NS-2作为NoC系统仿真器。尽管宏观网络仿真工具具备设计有限状态机和一些特定通信流模型的能力，能够方便地模拟网络拓扑结构，但它们无法模拟出有效的系统时钟。另外，开放式IP核接口协议(OCP)为NoC在系统级上的点到点通信提供了一种自顶向下的设计方法，而且这种方法也提供了一组能加速硬件通信行为仿真的可配置协议栈，但它对NoC仿真缺乏交换和路由特征的构建。

发明内容

为了克服上述仿真方法的局限性，我们开发了一种自顶向下的仿真构架，实现了基于SystemC的消息传递式NoC仿真器。

SystemC语言作为C++语言的一个程序库，能模拟精确的时钟和支持高层次的抽象模型，可以用来设计软硬件有效协同的系统。另外与大多数关注于寄存器传输级(RTL)和行为级的硬件描述语言相比，SystemC具有更高的仿真效率。本消息传递式NoC仿真器涵盖了NoC系统中从应用层到物理层的所有层次，而不是仅仅局限于某些特殊层。特定的信息流可以载入到NoC中并行处理，处理元之间的通信遵循消息传递接口协议(MPI)。每条指令的执行时间通过SystemC中的wait函数调用来精确分配，从而保证了时钟精确性。