了解Arteris的下一代片上网络
作者： Andy Nightingale
当今的系统级芯片 (SoC) 设计在容量和复杂性上持续增长。继续开发此类组件的唯一方法是提高设计、实现和验证工具的复杂性，同时提高自动化水平。 Arteris推出的最新一代片上网络 (NoC) IP FlexNoC 5 解决了所有这些问题。
越来越多的晶体管
第一个商用微处理器英特尔4004于1971年问世。你可能还记得几年前的各种各样的50周年纪念文章。作为这一里程碑的一部分，我们大多数人已经看到了微处理器趋势数据在不同方面的表现，如图 1 所示。
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图1. 微处理器趋势数据的50年发展 (Source: Arteris, Inc.)
图1中观察纵轴是使用对数刻度表示的。图中的许多方面，例如，功率、频率和单线程性能的趋势随着时间的推移逐渐变弱。然而，有一个特性继续呈指数增长，那就是晶体管的数量。
这些趋势也适用于SoC 器件。如今，即使是“普通”的SoC也可以包含数亿个晶体管，而高端器件可能包含数十亿个晶体管。
传统上，创建更复杂设计的解决方案是通过增加更多的工程师并将项目划分为一些较小的部分来“分而治之”。然而，要找到这个级别的熟练架构师变得越来越具有挑战性。此外，在整个开发周期中将设计视为单一实体变得越来越必要。
解决办法是为开发团队提供更复杂的设计工具和更高的自动化水平。Arteris最近推出的下一代物理感知NoC互连IP FlexNoC 5，就是一个这样的解决方案。
FlexNoC 5 跨越整个开发过程
设计团队创建当今高端SoC的唯一方法是使用第三方供应商提供的现成IP模块实现标准功能，比如处理器（例如Arm），通信（例如以太网，USB和PCI），加速器（例如编解码器和加密功能）等。这样设计团队可以自由地专注于开发差异化IP块，以将其SoC与竞争对手的区分开来。
大多数IP模块是方形或矩形，并占用局部受限的硅芯片区域。相比之下，NoC IP 会跨越整个器件，这使得 NoC 设计环境必须跨越整个开发过程，如图 2 所示。
图 2. FlexNoC 5 物理感知NoC IP 跨越整个开发过程。
(Source: Arteris, Inc.)
在设计周期开始时，工程师可以在FlexNoC 5和Arteris的基于IP-XACT的Magillem IP部署技术之间来回传输数据。在设计过程中，FlexNoC 5可以导入由物理设计团队的布局和布线（P&R）工具提供的首次通过( first-pass ) IP布局数据。NoC IP 相关功能（如网络接口单元 (NIU)、缓冲区、交换机和pipeline stages）的初始布局可在 FlexNoC 5 环境中执行。这对于插入pipeline stages尤其重要。pipeline 区块太少会使时序收敛变得困难或不可能；pipeline 区块过多则会消耗不必要的面积和功率，并增加延迟。
在前端逻辑设计和后端物理设计之间进行迭代是一个时间和资源密集型过程。因此，如果前端设计师不得不手工插入pipeline stages（流水线站），他们往往会“过度设计”这个问题，通过添加太多pipeline stages以期最大限度地减少迭代。
FlexNoC 5互连IP工具可以自动插入pipeline stages并分析设计，以确保满足性能目标和时序限制。除了生成与NoC相关的RTL之外，FlexNoC 5还为所有与NoC相关的结构创建相关的首次通过布局数据。此布局数据可以传递到下游 P&R 工具。除了显著减少后端物理布局工具必须花费的工作量外，这还大大减少了后端到前端设计迭代的次数，从而提高了生产率并缩短了上市时间。
布丁的检验
有句老话说“吃了才能知道布丁的好坏”，意思是说，某样东西的实际价值只能从实际经验或结果来判断，而不能从外表或理论来判断。早期用户报告说，FlexNoC 5 的自动物理感知pipeline 插入比工程师手动执行此任务快 10 倍。相关的约束定义和重新定义速度快了 9 倍，布局布线迭代次数大大减少，因此在这个非常耗时的过程中，整体速度提高了 5 倍，如图 3 所示。
图3. FlexNoC 5 物理感知NoC IP 可以增加生产率。
（来源：Arteris， Inc.）
作为一个真实的 “布丁检验” 例证，一家公司报告说他们过去需要花 226 天来执行这些任务。而当工程师在一个同等项目中使用了 FlexNoC 5 的早期版本时，所花时间缩短到仅 22.5 天，节省了 90% 的时间。
结论
迄今为止，Arteris公司的互连IP和系统IP已被600多家SoC设计公司所选用，全球已有超过三十亿颗利用其IP的SoC 应用在各种电子系统中。随着其经过硅验证的IP的声誉不断扩大，Arteris在过去两年中获得了65+新客户，现在其IP已经用于70%的汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）SoC中。然而，商用NoC不仅仅应用于汽车市场，包括通信、消费电子、企业计算和工业在内的其他领域正在寻找经过硅验证的系统 IP 解决方案，以缩短上市时间、优化工程资源并提高 SoC 经济性。
随着第五代FlexNoC技术FlexNoC 5的推出，Arteris未来几年注定会在更多最先进SoC设计的开发中发挥重要作用。
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