Architecture and protocols for networks on chip implemented in FPGA devices
[ 1 ] Katedra Telekomunikacji Multimedialnej i Mikroelektroniki, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Katedra Telekomunikacji Multimedialnej i Mikroelektroniki, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Architektura i protokoły dla sieci w mikroukładzie realizowanej w bezpośrednio programowalnych macierzach bramek
english
- Network-on-chip
- FPGA
- distributed memory (LUTRAM)
- virtual cut-through
- fairness
- sieć w mikroukładzie
- FPGA
- pamięć rozproszona
- sprawiedliwość
EN In the dissertation, the problems related to the design of networks-on-chip (NoCs) on field-programmable gate arrays (FPGAs) are considered in the context of typical features of FPGAs manufactured by leading vendors. As a result of these considerations, the RingNet architecture and communication protocol are proposed with the aim to exploit the specific potential of FPGA devices as much as possible. The specific features of RingNet include communication exclusively through system memory (large SDRAM). It is demonstrated that RingNet offers guaranteed throughput, predictable latency, and fair network access. As compared to the widely-accepted state-of-the-art interconnection architecture AXI4 Interconnect, RingNet implementations demonstrate higher maximum clock frequency and lower resource consumption. Therefore, the author believes that the RingNet NoC architecture and protocol may be widely adopted in FPGA based SoC designs, especially in high volume data processing applications, such as video processing.
PL W rozprawie poruszono zagadnienie sieci w mikroukładzie (ang. network-on-chip, NoC) w kontekście właściwości typowych bezpośrednio programowalnych macierzy bramek (ang. field-programmable gate array, FPGA) oferowanych przez czołowych producentów. Wynikiem rozważań jest architektura RingNet oraz odpowiedni protokół komunikacyjny, opracowane z myślą o możliwie największym wykorzystaniu potencjału układów FPGA. Cechą charakterystyczną RingNet jest komunikacja prowadzona wyłącznie poprzez pamięć systemową (pamięć SDRAM). W rozprawie zademonstrowano takie właściwości RingNet jak: gwarantowaną przepustowość, dające się przewidzieć opóźnienie i sprawiedliwy dostęp do sieci. Analiza implementacji sieci RingNet zademonstrowała jej wysoką wydajność rozumianą jako wysoką częstotliwość sygnału taktującego i niskie zużycie zasobów dla flagowych układów FPGA głównych producentów. Implementacja została porównana z powszechnie stosowaną architekturą komunikacyjną AXI4, co wykazało wyższą maksymalną częstotliwość taktowania i mniejsze zużycie zasobów na korzyść RingNet. Z tego powodu autor wierzy, że architektura i protokół sieć RingNet mogą być powszechnie wykorzystane w systemach opartych o układy programowalne, w szczególności w aplikacjach przetwarzania dużej ilości danych, takich jak przetwarzanie sekwencji wizyjnych.
204
engineering and technical sciences
telecommunications
DrOIN 1992
public
Diana Göhringer
Drezno, Niemcy
02.08.2019
english
public
Edward Hrynkiewicz
Gliwice, Polska
02.08.2019
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
11.12.2019
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: informatyka techniczna i telekomunikacja