MAX2181應(yīng)用汽車FM的低噪聲放大器（一）

摘要：多核處理器已經(jīng)成為處理器的主流，并發(fā)展成為各種通信與媒體應(yīng)用的主流處理平臺。通訊結(jié)構(gòu)是多核系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一，核間通信的效率是影響多核處理器性能的重要指標(biāo)。目前有3種主要的通訊架構(gòu)：總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和片上網(wǎng)絡(luò)。總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對方便、硬件消耗較少、成本較低；交叉開關(guān)是適合用于構(gòu)建大容量系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；而片上網(wǎng)絡(luò)是更高層次、更大規(guī)模的片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前可以解決多核體系結(jié)構(gòu)問題，是多核系統(tǒng)最有前途的解決方案之一。文中在分析了NoC結(jié)構(gòu)的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的同時(shí)，也提供了部分單元的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：多核處理器；核間通信；總線結(jié)構(gòu)；交叉開關(guān)；片上網(wǎng)絡(luò)

　　在處理器的發(fā)展中，提高處理器主頻的實(shí)現(xiàn)愈加困難，市場上難以看到芯片主頻率高于4 CHz的傳統(tǒng)單處理器。以Intel、AMD公司為代表，依靠不斷提高處理器頻率提升系統(tǒng)性能的時(shí)代即將成為過去。究其原因有3點(diǎn)：首先僅依靠提升主頻難以大幅度提升CPU的性能，從而減緩了消費(fèi)者對高頻CPU的熱衷；其次當(dāng)CPU主頻達(dá)到2 GHz以上時(shí)，處理器功耗也達(dá)到了近100 W，這是目前風(fēng)冷散熱技術(shù)的極限；第三，在嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)域，傳統(tǒng)的單核處理器結(jié)構(gòu)，不能滿足呈幾何級數(shù)增長的計(jì)算規(guī)模的需求。單核模式下，利用局部性能提升整體性能的發(fā)展越來越慢，而基于多核的線程級并行技術(shù)卻為性能提高提供了動(dòng)力，為達(dá)到更高的處理效能，多核處理器體系結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。

　　多核處理器是一個(gè)芯片內(nèi)含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的“執(zhí)行內(nèi)核”。多核處理器在進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)研究時(shí)，比單核處理器，要面臨更多的挑戰(zhàn)，諸如核間通訊、存儲(chǔ)器體系、低功耗、軟硬件協(xié)調(diào)等。如何實(shí)現(xiàn)多核內(nèi)核之間相互協(xié)作和通信，確保提高處理速度、提高芯片處理器性能，是核間通訊結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容。在多核通訊方式中，目前除繼續(xù)沿用單核SoC中的總線結(jié)構(gòu)，如AMBA，CoreConnect，Wishbone，OCP，C*BUS等，主要有交叉開關(guān)（Crossbar Switch）、片上網(wǎng)絡(luò)（NoC，Network on-Chip）等結(jié)構(gòu)。其中NoC結(jié)構(gòu)是更高層次、更大規(guī)模的片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前可以解決多核體系結(jié)構(gòu)問題，是多核系統(tǒng)有效的解決方案之一。

　　1 NoC解決的問題及其優(yōu)點(diǎn)

　　隨著工藝的進(jìn)步，產(chǎn)品的性能、面積、功耗以及上市時(shí)間的限制，使設(shè)計(jì)開發(fā)的要求越來越高。深亞微米設(shè)計(jì)帶來的問題，使得設(shè)計(jì)中保證時(shí)序收斂更加困難。NoC（Network on-Chip）的出現(xiàn)為深亞微米的SoC帶來了持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。NoC是更高層次、更大規(guī)模的片上系統(tǒng)，是片上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。NoC技術(shù)的核心思想是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移植到芯片設(shè)計(jì)中，解決多CPU的體系結(jié)構(gòu)問題。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本質(zhì)就是多CPU系統(tǒng)，因此基于網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是多CPU系統(tǒng)最有前途的解決方案之一。片上網(wǎng)絡(luò)繼承了分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念，互連結(jié)構(gòu)具有各通信模塊之間并行通信，數(shù)據(jù)的通信帶寬高，擴(kuò)展性好，吞吐量大，并可以在一定程度上改善深／超深亞微米條件下信號傳輸線延遲等優(yōu)點(diǎn)，有人稱NoC會(huì)成為下一代多核的主流互連結(jié)構(gòu)。

　　1．1 NoC解決的問題

　　NoC解決的問題主要體現(xiàn)在通訊模塊的可重用性和通訊性能的可預(yù)測性上。

　?。?）增加通訊模塊的可重用性。一般SoC概念中，可重用性是IP模塊的復(fù)用?；谀K的設(shè)計(jì)方法，能夠增強(qiáng)設(shè)計(jì)的可重用性，進(jìn)而減小制造工藝同設(shè)計(jì)能力之間的差距?？芍赜眉夹g(shù)的優(yōu)越性在于以基于模塊的設(shè)計(jì)，搭建整個(gè)系統(tǒng)，減少單獨(dú)開發(fā)每個(gè)部件的設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)減少人為設(shè)計(jì)的出錯(cuò)可能，因此降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)間。但是當(dāng)制造工藝發(fā)展到0．13μm以下后，模塊間的互連延遲成為限制系統(tǒng)整體性能的瓶頸，僅靠IP模塊的復(fù)用已遠(yuǎn)不能滿足整體性能的需求，片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正是利用通信部件的可重用技術(shù)，將不同資源單元之間的路由連接通過規(guī)則的通信部件進(jìn)行連接，為深亞微米技術(shù)帶來的問題提供解決方案。

　　（2）加強(qiáng)通訊性能的可預(yù)測性。片上網(wǎng)絡(luò)因其規(guī)則的物理布局和通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通信性能變得可預(yù)測。從物理性能的角度分析，片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了其版圖物理性能的可預(yù)測性。除時(shí)鐘、電源布線外，交換單元間的互連長度以及帶寬都是同定不變的，而設(shè)計(jì)的不確定性和不規(guī)則性都限制在資源單元內(nèi)部，對于其他資源單元沒有造成影響；從設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)間角度分析，片上網(wǎng)絡(luò)基于模塊的可重用性使得設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的時(shí)間都可預(yù)測，由于片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，將任務(wù)分配等設(shè)計(jì)問題劃分到了資源單元內(nèi)部，進(jìn)而將整體應(yīng)用劃分為獨(dú)立任務(wù)。這樣使得片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在較大程度上獨(dú)立于具體的實(shí)現(xiàn)階段，更好地進(jìn)行模塊化沒計(jì)，增加了通訊性能的可預(yù)測性。

　　1．2 NoC的優(yōu)點(diǎn)

　　NoC設(shè)計(jì)采用全局異步局部同步的方式解決了整個(gè)芯片全局同步面臨的問題，有較