تقليل استهلاك الموارد في الشبكات ضمن الرقاقة غير المتزامنة القائمة على منطق الاتفاقية الفارغة NCL
الملخص
مع زيادة حجم وتعقيد الأنظمة ضمن الرقاقة (SoC)، تُعد الشبكة ضمن الرقاقة (NoC) غير المتزامنة مرشحًا مناسبًا لإنشاء شبكة ربط بين مكونات النظام المتنوعة لما تتمتع به من مزايا تتراوح من زيادة كفاءة استهلاك الطاقة إلى تحسين استخدام المساحة وقابلية التوسع بالإضافة إلى التخلص من المشاكل المتعلقة بالمزامنة وتوزيع نبضة الساعة على كامل الرقاقة. تتألف هذه الشبكات من موجهات وخطوط نقل وواجهات ربط مع الكتل الوظيفية للنظام وتعتمد في تصميمها على تقنية الـ pipeline التي تستخدم على نطاق واسع ضمن البنى غير المتزامنة لتعزيز أداء الإنتاجية والتحكم بتدفق البيانات ضمن الشبكة في ظل غياب التزامن مع نبضة الساعة.
يعتبر منطق الاتفاقية الفارغة NCL (Null Convention Logic ) أحد نماذج التصميم الواعدة في مجال تنفيذ بنى منطقية غير متزامنة أكثر استقراراً وأقل استهلاكاً للطاقة، لذلك كان هناك اهتمام متزايد مؤخراً لاستخدامه في تنفيذ الشبكات ضمن الرقاقة. ولكن مشكلته الأساسية تكمن في زيادة استهلاك الموارد مقارنة بنماذج التصميم الأخرى كونه يستخدم بوابات خاصة وترميز ثنائي الأسلاك.
نقدم ضمن هذا البحث آلية لتقليل استهلاك الموارد في الشبكات ضمن الرقاقة غير المتزامنة القائمة على المنطق NCL من خلال اقتراح بنية pipeline جديدة لتنفيذ موجه الشبكة بدلاً من NCL pipeline التقليدية. تجمع هذه البنية بين مزايا تقنية RL-NCL pipeline (Register Less- NCL ) والتصميم باستخدام بوابات العتبة NCL القياسية بحيث نستغني عن الحاجة لبوابات MTNCL ) Multi-threshold NCL ) المستخدمة في RL-NCL pipeline وبالتالي تصبح قابلة للتحقيق على الـ FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) أو باستخدام بوابات المنطق NCL القياسية.
تمت المحاكاة باستخدام أداة المحاكاة Cadence® إلى جانب أداة التصميم بمساعدة الحاسب الأكاديمية VTR (Verilog-to-Routing) حيث بينت نتائج المقارنة انخفاضاً ملحوظاً في استهلاك الموارد عند تنفيذ موجه الشبكات ضمن الرقاقة باستخدام البنية المقترحة بنسبة 27.32 % مقارنة بالبنية المُنفذة باستخدام NCL pipeline التقليدية وهذا الانخفاض أدى بدوره إلى تحسن في زمن تأخير الموجه وتوفير استهلاك الطاقة.
