Компания STMicroelectronics (ST), специализирующаяся на разработке и производстве однокристальных систем, обнародовала подробности новой технологии построения внутрикристальных соединений. Нововведение, получившее название STNoC (ST Network on Chip), по мнению разработчика, станет критическим фактором повышения производительности однокристальных систем нового поколения. В центре разработки лежит оригинальная топология соединений, названная Spidergon.
Появление STNoC вызвано желанием устранить узкое место современных однокристальных систем: неэффективность соединений между отдельными функциональными блоками. Как правило, однокристальная система включает одно или несколько процессорных ядер и другие блоки, такие, как кодеки аудио- и видеоданных, интерфейсные ядра (USB, Ethernet, serial ATA, HDMI), память. Связь между ними реализовывается при помощи коммутируемых шин. За последние годы потребность в более эффективном средстве соединения заметно возросла, поскольку однокристальная система может содержать порядка миллиарда транзисторов, из которых сформированы десятки, а порой и сотни функциональных блоков.
Есть два основных ограничения, свойственных традиционной архитектуре. Во-первых, шину необходимо постоянно дополнять, чтобы она соответствовала растущей сложности систем. В свою очередь, это приводит к необходимости частой модификации интерфейсных частей каждого из блоков, что увеличивает сроки разработки. Во-вторых, усложнение шины, вызванное тем, что она служит для объединения все более сложных и разнообразных блоков, приводит к увеличению числа компонентов самой шины. Увеличивается занимаемая ими площадь кристалла, растут накладные расходы в терминах быстродействия и энергопотребления, ухудшается отношение стоимости к производительности. В долгосрочной перспективе решение проблемы возлагается на оптические соединения внутри однокристальных систем, разработки которых уже ведутся. Что касается среднесрочного периода, кстати может оказаться новая парадигма, предложенная ST.
По сути дела, STNoC заменяет традиционную коммутируемую шину своеобразной внутрикристальной сетью. Согласно представлениям ST, универсальные и специализированные процессорные ядра, средства ввода-вывода и память могут быть связаны между собой соединением с пакетным протоколом работы, для которого характерны высокое быстродействие, низкая потребляемая мощность, малая площадь кристалла. Наличие стека протоколов придает этому решению аналогию с привычной парадигмой компьютерных сетей.
В топологии Spidergon блоки однокристальной системы соединяются между собой в своеобразное кольцо, в котором каждый блок связан с двумя соседними. Кроме того, каждый из них соединен со своим диагональным соседом, что позволяет алгоритму маршрутизации минимизировать количество транзитных узлов на пути пакета. Как утверждается, важным преимуществом топологии является минимум самопересечений линий связи.
Источник: STMicroelectronics