XSNP: An Extended SaC Network Protocol for High Performance SoC Bus Architecture

In recent years, as SoC design research is actively conducted, a large number of IPs are included in a system. Various bus protocols and bus architectures are designed to increase IP reusability. Among them, the AMBA AHB became a de facto standard although it is somewhat inadequate for a large scale SoC. We proposed SNP and SNA, high performance on-chip-bus protocol and architecture, respectively, to solve the problem of the conventional shared buses. However, it seems to be imperative that the new on-chip-bus system support AMBA-compatible IPs for a while since there are a lot of IPs with AMBA interface. In this paper, we propose an extended SNP specification and a corresponding SNA component to support ABMA-compatible IPs used in SNA - based system. We extend the phase of the SNP by 1 bit to add new 8 phases to support communication based on AMBA protocol without penalty of elongated cycle latency. The ARB-to -XSNP converter translates the protocol between AHB and SNP to attach AMBA -compatible IPs to SNA based system. We show that AMBA IPs can communicate through SNP without any degradation of performance using the extended SNP and AHB - to- XSNP converter.

XSNP: 고성능 SoC 버스를 위한 확장된 SoC 네트워크 프로토콜

최근, SoC 설계연구가 활발히 진행되고 있으며, 하나의 시스템에 보다 많은 수의 IP가 포함되고 있다. 많은 IP 간의 효율적인 통신과 재사용율을 높이기 위해 다양한 프로토콜과 버스 구조들이 연구되고 있다. 기존의 공유 버스 구조의 문제점을 해결하기 위해 제안된 SNP(SoC Network Protocol) 와 SNA(SoC Network Architecture)는 각각 peer-to-peer 방식의 프로토콜과 버스 구조이다. 한편 AMBA AHB 는 대규모 SoC 시스템에 다소 부적절한 구조를 가짐에도 불구하고 산업 표준으로 자리매김 해왔다. 따라서 기존의 많은 IP들이 AMBA 인터페이스를 가지고 있으나 SNP 와는 프로토콜과 완벽하게 호환되지 않는 문제점을 가지고 있다. 기존의 IP 들의 인터페이스를 SNP 로 바꾸기 전까지는 새로 제안된 버스 구조에서도 AMBA AHB 와의 호환성을 완전히 배제할 수가 없다. 본 논문에서는 기존의 SNP 가 확장된 XSNP(extended SNP) 스펙과 SNA 기반 시스템에서 이를 지원하는 SNA 컴포넌트를 제안한다. AMBA AHB 와 SNP 사이의 프로토콜 변환을 지원하기 위해서 기존 SNP 의 페이즈를 1 비트 확장하여 새로운 8 개의 페이즈를 추가하였다. 따라서 AMBA 호환 가능한 IP 는 SNP 를 통해 성능 감쇠 없이 AHB-to-XSNP 변환기를 통해 통신할 수 있다. 또한 이러한 확장 방법은 AMBA AHB 뿐 아니라 SNP 와 다른 버스 프로토콜 사이의 신호 변환에도 이용하여 SNP 의 유연성과 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 구조의 검증 / 평가를 위해 다양한 시뮬레이션을 수행하였으며, AMBA AHB 와의 호환성에 있어 문제가 없다는 것을 검증하였다.