보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
연구책임자 |
이혁재
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2006-11 |
과제시작연도 |
2005 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200800068924 |
과제고유번호 |
1350013616 |
사업명 |
특정기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2015-01-08
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키워드 |
SoC (System-on-Chip).온칩 버스 (OCB).NoC (Network-on-Chip).편재형 컴퓨팅 (Ubiquitous Computing).IP (Intellectual Property).포스트 PC (Post PC).SoC (System-on-Chip).On-Chip Bus (OCB).NoC (Network-on-Chip).Ubiquitous Computing.IP (Intellectual Property).Post PC.
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초록
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본 연구는 편재형 컴퓨팅에 적합한 고성능 저전력용 SoC 설계를 위해서 새로운 on-chip network 표준을 제정하는 것을 목표로 한다. 새로운 on-chip network는 현재 on-chip bus 표준으로 널리 사용되고 있는 AMBA와 호환성을 유지하면서도, 이의 한계를 극복할 수 있도록 제안한다. 제안된 프로토콜을 기반으로 하여 다양한 성능 모델링, 시뮬레이션과 NoC로의 확장을 통해 on-chip network 로서 그 효율성을 검증한다.
첫째, 기존 버스 프로토콜들의 통신 특성을 분석 한 뒤 문제점을 파악하여
본 연구는 편재형 컴퓨팅에 적합한 고성능 저전력용 SoC 설계를 위해서 새로운 on-chip network 표준을 제정하는 것을 목표로 한다. 새로운 on-chip network는 현재 on-chip bus 표준으로 널리 사용되고 있는 AMBA와 호환성을 유지하면서도, 이의 한계를 극복할 수 있도록 제안한다. 제안된 프로토콜을 기반으로 하여 다양한 성능 모델링, 시뮬레이션과 NoC로의 확장을 통해 on-chip network 로서 그 효율성을 검증한다.
첫째, 기존 버스 프로토콜들의 통신 특성을 분석 한 뒤 문제점을 파악하여 SNP (SoC Network Protocol) 이라는 새로운 SoC용 on-chip network 표준을 제안하였으며 둘째, SNP의 기본 통신 방법 및 특수 기능들이 통신 장애 없이 원활히 활용될 수 있는 지에 대한 이론적인 분석을 수행하였다. 셋째, SNP의 정량적 분석을 수행하였다. 이는 기존 온칩버스 (AMBA의 AHB 및 AXI) 와 SNP 통신을 각각 수학적으로 모델링하여 정형화된 아키텍쳐를 대상으로 하여 정략적인 성능 차이와 신호선 효율을 비교해보는 작업이다. 넷째, SNP 의 자동화 구현을 위해 SNP 기반 IP 연결 구조의 자동화를 위한 알고리즘을 개발하였다. 이때 switching bridge 및 각종 components 도 함께 개발하였다. 다섯째, SNP를 기반으로 하여 NoC 형태의 새로운 확장 아키텍쳐인 SNA (SoC Network Architecture) 라는 on-chip network를 구성 하였다. 여섯째 AMBA와 호환성을 유지하기 위해 SNP를 확장한 XSNP 프로토콜 및 wrapper, verification IP 및 각종 components를 개발을 수행하였다. 최종적으로 결과 및 고찰을 통하여 앞서 언급된 정량적 성능 비교를 가늠해보고자 관련 하드웨어를 HDL로 모델링하여 시뮬레이션을 수행하여 보았고 멀티미디어 SoC 타켓을 정하여 SNP 및 SNA의 적용 사례를 통하여 제안된 on-chip network의 효율성을 검증하였다.
1. 본 연구는 기존의 컴퓨터 버스 아키텍쳐와 컴퓨터 네트워크 분야를 접목시켜 SoC 용 페이즈 기반 통신 프로토콜이라는 새로운 분야를 개척한 연구로써, 향후 학문적으로 다양한 파생 연구의 기반을 마련했다.
2. 본 연구의 연구 결과는 기존 산업계의 표준들 보다 성능, 비용, 설계 용이성등 다방면에서 우수하기 때문에 본 기술이 업계 보급된다면 설계 기술에 대한 막대한 수입 대체 효과뿐만 아니라 본 연구 결과가 적용된 제품의 경쟁력 향상을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
3. SoC는 편재형 컴퓨팅이 가능하게 하는 핵심 부품이다. 따라서, 본 연구 결과는 SoC 산업 전반에 걸쳐 활용 가능하다.
4. 본 과제는 독자적인 SoC 설계 표준안을 정립하였으며, SoC 설계 전문인력 양성, IP/SoC 설계 표준화 전문가 양성등을 간접적으로 이뤄냈다.
Abstract
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This research aims to propose a new on-chip network standard for high-performance and low-power SoCs suitable for ubiquitous computing. The goal of the new on-chip network is to overcome the limit of the widely-used on-chip bus AMBA while maintaining backward compatibility with AMBA. This research
This research aims to propose a new on-chip network standard for high-performance and low-power SoCs suitable for ubiquitous computing. The goal of the new on-chip network is to overcome the limit of the widely-used on-chip bus AMBA while maintaining backward compatibility with AMBA. This research develops network components such as wrappers, switching bridges, verification IPs, and various AMBA components with which the proposed on-chip network is implemented and its efficiency is evaluated.
First, communications characteristics of existing bus protocols are analyzed and their limitations are identified. Based on the results, a new on-chip network standard, SNP (SoC Network Protocol) is proposed. Second, a theoretical framework is presented that enables correctly transmission of transactions optimized by the special featuers of SNP. Third, performances for AHB-, AXI-, and SNP-based buses are analyzed and wire efficiencies of these protocols are compared. Fourth, an algorithm for automatically implementing an SNP-based on-chip interconnect is proposed. To this end, switching bridges and various components are developed. Fifth, a new on-chip network named SNA (SoC Network Architecture) is constructed based on SNP. Sixth, to maintain backward-compatibility with the AMBA bus SNP is extended to, XSNP protocol and its wrappers, verification IPs, and verification IPs are developed . Finally, the behavior of SNP-based interconnection is simulated and the results are compared with existing protocols. In addtion, the efficiency of the proposed on-chip network, SNA is evaluated and applied to real-world applications.
1. This research opens a new research area by combining computer bus architecture and computer network technologies. Thus, it is expected to make an important academic contribution and draw many following research activities.
2. Currently, Korean SoC industry heavily depends on foreign technologies. Since the on-chip bus is the core technology in SoC design, the success of the research may overcome the technology dependence on the foreign countries. The proposed technology even makes inroads in the world SoC market.
3. SoC plays important role in ubiquitous computing. The success in this research makes SoC industry competitive, and consequently, achieves the competitiveness of ubiquitous computing industry as well.
4. In the conduct of this research, new SoC design engineers and IP/SoC standard engineers have been trained and they become immediate contributors to SoC industry.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문...4
- 2. 영문요약문...5
- Ⅲ. 연구내용...6
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...7
- 3. 결과 및 고찰...73
- 4. 결론...92
- 5. 인용문헌...94
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