什么是 NoC(片上网络)?

NoC(Network-on-Chip,片上网络)逐渐取代传统共享总线/总线矩阵,成为大规模 SoC 的主流互联架构,并与 AXI 等协议在层级上互补配合使用。它将计算机网络的分组交换思想引入芯片内部,通过路由器和链路组成网络拓扑,在各 IP 模块之间传输数据包。随着 SoC 中处理器核与加速器数量的增长,传统总线在带宽、延迟和功耗上难以扩展,NoC 成为多核 SoC 和高性能计算芯片的主流互联选择。

一、技术原理

NoC 的基本组成包括路由器(Router)、网络接口(NIC)和物理链路。路由器负责根据目标地址将数据包从源节点转发到目的节点;网络接口将 IP 模块的事务请求打包为 NoC 可传输的数据包格式。常见的拓扑结构有网格(Mesh)、环形(Ring)、星形(Star)和树形(Tree),其中 2D Mesh 因其规则的物理布局和良好的可扩展性最为常用。NoC 的性能指标包括吞吐量、延迟、功耗和面积开销,设计时需要在路由算法、缓冲区深度、链路宽度和时钟频率之间权衡。

二、思尔芯如何支撑含 NoC 的 SoC 验证

思尔芯的数字前端 EDA 全流程方案可支撑含 NoC 的 SoC 设计与验证。芯神匠 Genesis 可对含 NoC 的 SoC 做系统级与周期精确建模仿真,输出吞吐、延迟、缓冲区占用等指标,辅助架构师在 RTL 前评估互联瓶颈。芯神驰 PegaSim 作为软件仿真工具,可对含 NoC 的 RTL 设计进行功能仿真,检查路由逻辑与事务行为;芯神鼎 OD 硬件仿真具备大容量、全信号可视与多种仿真模式,可对含 NoC 的超大规模 SoC 做系统级仿真与软硬件协同验证,适合在软件仿真之后、FPGA 原型之前承接高复杂度互联设计的深度调试;芯神觉 Claryti 可观测 NoC 内部信号与事务时序,辅助定位路由与传输问题。在芯神瞳 Prodigy 原型验证中,芯神瞳 Player Pro – CompileTime(PPro-CT)对含 NoC 的大规模 SoC 做时序驱动自动分割时,会处理跨 FPGA 信号的路由、延迟与同步,并通过 TDM/管脚复用保持跨芯片链路连通。

三、行业地位

NoC 已成为多核 SoC 和高性能计算芯片的事实标准互联方案。ARM 的 CMN-700、NI-700 等商业方案广泛应用。思尔芯在 NoC 相关的验证与原型领域为客户提供支撑。

 

最后更新:2026-09-14

 

FAQ

Q:NoC 和传统总线(如 AXI)是什么关系?

A:两者处于不同层级,配合使用而非相互替代。AXI 是点对点(point-to-point)的接口协议标准,只定义单个主设备与单个从设备之间的信号与时序,本身并不构成总线;多主多从的互联需要由互连结构(interconnect fabric,如总线矩阵/Crossbar)来实现——共享总线(多主共享地址/数据总线)是 AHB 这一代总线的概念。NoC 属于互连架构层面,通过路由器与链路把大量节点连成可扩展网络。许多现代 SoC 在片内使用 NoC 做主干互联,而模块内部仍使用 AXI 等协议连接到 NoC 的网络接口。

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