【摘 要】
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随着近几十年来信息技术的快速发展,手机、电脑、智能家电等各种终端的出现,万物互联的概念已经逐渐落实到生活的方方面面。因此,为了应对如今存在的以及未来有可能出现的多核系统的场景,人们逐渐将目光转移到片上网络（Network on Chip,No C）技术上。目前的片上网络基本都是同步网络,这些网络在传输带宽、并行性以及可扩展性上有很好的性能,但是在功耗、时钟网络的分布等弊端上依旧有待改善,而异步片上
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随着近几十年来信息技术的快速发展,手机、电脑、智能家电等各种终端的出现,万物互联的概念已经逐渐落实到生活的方方面面。因此,为了应对如今存在的以及未来有可能出现的多核系统的场景,人们逐渐将目光转移到片上网络（Network on Chip,No C）技术上。目前的片上网络基本都是同步网络,这些网络在传输带宽、并行性以及可扩展性上有很好的性能,但是在功耗、时钟网络的分布等弊端上依旧有待改善,而异步片上网络可以对应缓解这些问题。使用异步网络连接各个本地处理单元,以事件驱动的控制方式来完成各个处理单元间的交互,而且由于没有时钟的存在,避免了在整个电路上使用一个全局时钟的控制方式所遇到的问题,因此实现基于异步设计方法的片上网络是非常有意义的。本文选取了扩展性好、高带宽、高利用率的Mesh拓扑结构,使用异步设计方法设计了四种异步Mesh片上网络,由两种路由算法（汉密尔顿路由算法和X-Y路由算法）和两种仲裁算法（固定优先级仲裁算法和轮询优先级仲裁算法）两两组合形成四种节点,再分别扩展形成四种网络。此外,本文使用异步FIFO设计了一个同异步接口,用于模拟一个全局异步局部同步的设计,实现在同步环境下的异步Mesh片上网络测试,为异步Mesh片上网络在同步电路中的应用打好基础。本文搭建了复杂的测试环境以模拟测试实际应用中会遇到的各种问题,首先在异步环境下对这四种网络进行大规模数据传输的仿真测试,验证四种网络内部算法的正确性以及数据传输的可靠性。然后开始对其进行上板测试,在FPGA开发板上测试了4×4异步Mesh片上网络的数据传输能力,测试中每个节点通过网络不断收发1024个数据,上板测试成功。上板结果表明,在等效于100MHz的数据传输频率下,异步Mesh片上网络能正确完成数据传输,其总功耗为5.407W,其中时钟翻转所带来的功耗仅为0.062W,占总功耗的1.1%,满足预期,具有实用性。
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