互连的瓶颈

与通信中起着至关重要的作用多核SoC的设计和性能,各种互连结构已经被提议作为有前景的简化和优化SoC的设计解决方案。

然而,有时事情不按计划进行,互连成为瓶颈。

“在高利用率情况下,DRAM将过度约束请求的所有活动的代理系统,”尼尔·帕里斯说,高级产品经理在系统和软件组的手臂。“许多SoC架构师可能过度供给的互连,以确保它是没有内存的瓶颈。当然这过度供应可能会增加不必要的成本线的形式,盖茨,面积和权力,所以重要的是要配置和大小适当。

帕里斯指出,互连配置包括明显的总线宽度和频率等因素,但也有权衡,数量和类型的接口和扩展内部事务追踪器和snoop过滤器的大小。

超音速Wingard,首席技术官,也看到了类似的趋势。“很多SoC活动在过去15年里一直很关注面向用户的系统,包括手机。在这些系统有持续推动集成更多的功能和整合这些功能以合理的成本,这总是需要共享设备上的重要资源。所以没有50芯片手机或电视,你想有一个理想的。”

最难的两个资源共享是通用微处理器和内存。

”的方法来解决多核,这样你不会真正去分享,你分享其中的一个集群,智能软件决定的是要哪一个,在这段时间,“Wingard说。最重要的是有记忆,尤其是外部存储器。他说一个非常强烈的情况下可以集成的最大成本效益来自外部共享内存所以不需要三个独立的DRAM港口——有一个。

“这意味着互连的工作在这些系统往往是将交通与外部存储器,”他说。“当你设计一个互连的协议可以在边缘的微处理器,这是早期的方式最出类拔萃的,你会发现协议通常不很友好,获得最高的存储系统的性能。你需要重新排序的东西。你必须有很多交易突出。你必须能够理解DRAM的页面和银行行为之间的差异,因为记忆的吞吐量和延迟特性非常依赖于这些事情。当我们看到一个系统互连的瓶颈,最常见的回答下一个问题是如何的瓶颈是,“我没有得到足够的内存系统性能。”

这是SoC架构设计最基本的级性能,权力和区域。

“在一个较高的水平,如果你想在缓存中不同的互联一致的部分,在SoC和根据功能,有内部缓存或L2高速缓存,帕特·谢里丹说在Synopsys对此虚拟样机产品营销主管。“如果他们需要的信息是可用的缓存中,那么你不必去DRAM,所以你可以有一个更短的延迟从缓存中访问。周围有很多的体系结构决策的优化缓存的大小,和你设置的方式窥探或基于目录缓存一致性——有权衡,也取决于有多少大师的缓存相干与在缓存中可以观察到什么东西但也许不能参加;还有非相干性的。所有前端的互连。然后当你走近的内存控制器,它归结为系统级方法。”

协议可能影响互连性能。“如果你不小心你使用互连拓扑结构和技术,当然你可以最终瓶颈的地点和路线,“Wingard说。”这些出类拔萃的总连接水平非常高,所以当批量数据传输都倾向于发生通过外部共享内存,有重要的不同模块之间的通信路径,设计往往是高度相关的。如果你不小心,假设您决定尝试构建整个平几乎像一个纵横开关,你当然会死的电线与总数。你会得到几乎不可能地点和路线的设计。通过使用技术,你基本上建立更深层次的网络和你更小心你如何形状和分享事情,你保持网络的问题。”

与此相关,互连实际上可能成为瓶颈的时序收敛,这是因为互连的工作是互相连接的所有组件,这意味着,抽象,互连必须管理最长的电线在SoC除了时钟和复位,他指出。“我们有专门的工具在我们的流动管理的时钟有太多的负荷,以及重置有太多的负荷。但在互连,不一定有一个专门的方法这样做或自动化的流动。因此,许多设计师报告他们的芯片上的面料有定时关闭问题。”

避免互连路障
计划与互联的问题,正如上面详细的,帕里斯建议之间有一个权衡,系统架构师可以互连面积和性能,这活动应该包括基准。“这将从简单的流量发电机测量峰值带宽和延迟,但后来扩展到处理器上运行的微型基准测试中,甚至完整的基准和用例。这个活动的目的是验证系统的配置。”

进一步,Wingard说,有技术,可以用来简化。“你可以添加以阶段,这是一个权衡的延迟和面积,与易于定时关闭。但是很多人不喜欢慢下来的延迟系统为了使它工作。其他方法包括尝试使用更智能的协议在网络,这样您就可以返工的事情,像流控制来允许设计运行在更高的频率甚至长线延迟。”

新数据中心,新的挑战
展望未来,他认为数据中心是一个互连的地方可以是一个瓶颈。“有一个新类的soc变得更加有趣。很多人讨论新数据中心的需求是我们种以外的地方只是增加更多的处理器将帮助我们从吞吐量能源预算的角度来看。因为这个我们看到系统公司的复兴做芯片设计的重点是试图减少功率预算的数据中心。”

这里,真的是性能在一定的功率,所以soc更专业。但很多这些架构也往往是高度并行的。

“如果你去计算机网络文学,这不是关于一个模型中所有有趣的交通将外部存储器,Wingard说。“有更多的点对点通信,因为他们投入这些网络节点相当数量的内存和很多时候明确作为共享内存进行管理,即。,我在这个节点的处理器可以跟记忆在你的节点。突然,改变SoC很多内部的交通模式,因此它改变了设计的网络很多。我们看一些AMBA-ish种类的面料使用,很多时候他们没有很好地扩展到世界,因为他们一直在优化,一切都跟记忆。”

在一天结束的时候,帕里斯断言,互连体系结构也在不断地发展和提高并行处理器。

“一个正确配置互连不应瓶颈,”他总结道。