Intel和Facebook 都看好的技能：NoC神奇在那边？

日前，互联网巨头Facebook公布了收购片上收集（network-on-chip，NoC）IP提供商Sonics，据悉Facebook会将Sonics的NoC技能应用在其AR/VR相干的应用中。除了Sonics之外，客岁Intel也收购了另一家NoC IP提供商Netspeed，以至于今朝在NoC规模，Arteris成为了独一的独立IP供给商。为什么连年来巨头举措几回，争相收购NoC IP提供商呢？本文将为您做具体说明。

片上收集的汗青沿革

片上收集（NoC）着实已经有久长的汗青，在2006年Arteris就推出了其第一款商用NoC IP。为了领略NoC呈现的缘故起因，我们起首回首一下NoC呈现前的片上互联方法。

传统片上BUS总线（左）和Crossbar（右）互联方法

在NoC呈现之前，传统的片上互联要领包罗Bus总线和Crossbar两种。Bus总线的互联方法即全部数据主从模块都毗连在统一个互联矩阵上，当有多个模块同时必要行使总线传输数据时，则回收仲裁的要领来确定谁能行使总线，在仲裁中得到总线行使权限的装备则在完成数据读写后开释总线。ARM闻名的AXI、AHB、APB等互联协议就是典范的总线型片上互联。

除了总线互联之外，另一种要领是Crossbar互联。总线互联同时只能有一对主从装备行使总线传输数据，因此对付必要较大带宽的架构来说不必然够用。除此之外，在一些体系架构中，一个主装备的数据每每会必要同时广播给多个从装备。在这种环境下，Crossbar就是更好的选择。Crossbar的首要特征是可以同时实现多个主从装备的数据传输，同时能实现一个主装备对多个从装备举办数据广播。然而，Crossbar的首要题目是互联线很伟大，给数字后端计划带来了较大的挑衅。

与总线和Crossbar对比，NoC则是一种可扩展性更好的计划。NoC从计较机收集中获取了灵感，在芯片上也实现了一个相同的收集。在NoC架构中，每一个模块都毗连到片上路由器，而模块传输的数据则是形成了一个个数据包，通过路由器去送达数据包的方针模块。

与片上总线和Crossbar对比，NoC的首要上风可以表此刻横向和纵向两方面。横向的上风是指当片上行使互联的模块数目增进时，NoC的伟大度并不会上升许多。这也是切合直觉的，由于NoC行使了相同计较机收集的架构，因此可以更好地支持多个互联模块，同时可以轻松地插手更多互联模块——这和我们把一台新的电脑接入互联网而险些不会对互联网造成影响一样。与NoC对比，片上总线和Crossbar在互联模块数目上升时就显得有些力有未逮，尤其是Crossbar的互联伟大性与互联模块的数目呈指数相关，因此一旦插手更多模组厥后端物理计划就会要完全重做。虽然，NoC为了实现可扩展性，也必要支付路由器逻辑之类的特殊开销。因此，在互联模块数目较少时，片上总线和Crossbar由于计划简朴而更得当；而一旦片上互联模块数目上升时（如大于30个模块），NoC的上风就获得浮现，这时辰路由器逻辑和收集协议的开销就可以忽略不计，因此在互联模块数目较多时NoC可以实现更高的机能，同时面积却更小。

NoC纵向的上风则来自于其物理层、传输层和接口是分隔的。拿传统的总线为例，ARM的AXI接口在差异的版本界说了差异的信号，因此在行使差异版本的AXI时辰，一方面模块的接口逻辑要重写，另一方面AXI矩阵的逻辑、物理实现和接口也要重写，因此造成了IP复用和向后兼容上的贫困。而NoC中，传输层、物理层和接口是分隔的，因此用户可以在传输层利便地自界说传输法则，而无需修改模块接口，而另一方面传输层的变动对付物理层互联的影响也不大，因此不消担忧修改了传输层之后对付NoC的时钟频率造成明显的影响。

异构计较期间，NoC渐成主流

如前所述，一旦SoC上的模块数目上升时，，NoC的上风就获得了浮现。而在异构计较逐渐成为主流的本日，NoC也就适应潮水成为了体系中越来越重要的一部门。

众所周知，跟着半导体工艺特性尺寸缩小越来越靠近物理极限，半导体工艺的每一步提高都要支付庞大的价钱，而摩尔定律对付每隔18个月集成度翻倍的预言也徐徐成为了汗青。在已往，按照摩尔定律缩小特性尺寸能带来晶体管集成度上升，从而低落本钱；其它晶体管面积缩小还带来了机能上升。而在本日，因为先辈工艺制程越来越伟大，28nm之后晶体管缩小带来的本钱上风正在被庞大的一次NRE本钱所抵消，更要害的是晶体管的机能在先辈工艺下的晋升已经逐渐趋近饱和。

在这样的环境下，处理赏罚器芯片的机能晋升已经不能依靠半导体工艺带来的晶体管机能晋升，而是要更多地依赖芯片架构上的晋升。在芯片架构方面，异构计较在摩尔定律靠近失效的本日获得了普及的承认。

异构计较芯片架构表示图

在摩尔定律的黄金期间，通用计较是期间的主流，由于跟着摩尔定律的成长通用处理赏罚器的机能每过一段时刻城市翻番，以是去计划专用化的处理赏罚模块的意义并不大。相反，在摩尔定律靠近实效的本日，为了能实现处理赏罚器机能的晋升，最可行的要领就是针对每一种计较去计划专用的计较模块，从而实现机能的晋升，这也就是异构计较的思绪。异构计较的芯片架构中，多个专用计较模块会通过片上互联去会见存储器，同时也会通过片上互联去相互通讯，因此片上互联在异构计较期间正在饰演越来越重要的脚色。而在行使异构计较头脑计划的SoC中，这样的专用模块数目正在上升到数十个，因此NoC成了实现片上互联的最佳实现方法。而跟着将来异构计较范式获得更多承认和应用，我们可以预见片上互联会必要毗连越来越大都量的模块，因此NoC计划的重要性也将会晋升。

行使Sonics提供的NoC IP的芯片架构表示图

巨头收购NoC IP供给商的背后

Facebook、Intel等巨头收购NoC IP供给商，起首声名白NoC在本日SoC架构中的重要性。如前所述，今朝SoC架构中，异构计较正在成为主流架构。“异构计较”至少包括“异构”和“计较”两个方面，“异构”意味着 SoC中差异IP的数目越来越多，而“计较”则意味着每个IP城市必要大量的数据以及响应的带宽以完成响应使命。当把多个IP以计较为目标构成异构计较的芯片时，片上互联每每会成为机能的瓶颈，因此NoC这样的先辈片上互联架构正好能辅佐异构计较架构的芯片办理互联瓶颈。客岁Intel收购NoC IP供给商Netspeed时，时任Intel相干认真人的Jim Keller就在声明中暗示“Intel正在为芯片计划插手更多的专用（计较）特征，而Intel面对的挑衅则来自于怎样能在公道的时刻和预算内为每个专用计较计划最优化的IP模块”。Keller的声明险些完全印证了异构计较的思绪，而Netspeed的NoC IP则能办理异构计较芯片上的互联瓶颈题目。

除了技能上的思量之外，在贸易上来说，巨头收购NoC IP供给商可以从“袭击”和“防守”两个角度来领略。“袭击”的角度上来说，因为NoC正在变得越来越重要，因此巨头们但愿能有本身奇异的NoC IP，在实现优越的机能之外，乃至有也许基于该IP做本身的奇异芯片架构，从而实现芯片机能的跨代式领先。假如要做这样的定制化高机能NoC，与NoC IP厂商的凡是性商务相助每每无法到达目标，而假如本身组建团队从新做起则速率太慢，因此在NoC IP公司价值公道的环境下收购是最吻合的选择。从“防守”的角度上来说，一旦为本身提供NoC IP的公司策划不善无法继承提供IP，可能乃至被竞争敌手买走，那么本身要切换到另一家公司的NoC IP会必要很多时刻，出于这种思量，还不如把本身用得最随手的NoC IP公司直接买下，也就停止了这些贫困。信托Facebook和Intel收购NoC IP公司，都有出自于这两方面的思量。

（编辑：湖南网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!