طراحی و شبیه سازی یک شبکه روی تراشه ی ترکیبی با زبان توصیف سخت افزار vhdl

: نیاز روز افزون به تراشه هایی با کارایی بیشتر، افزایش پیچیدگی در طراحی مدارهای مجتمع را به دنبال داشته است. بخشی از مشکلات با کوچکتر شدن تکنولوژی ساخت ترانزیستور برطرف شد ولی کوچک تر شدن تکنولوژی ساخت خود باعث برهم خوردن توازن بین تأخیر سیم وتأخیر گیت می شد. همچنین با افزایش فرکانس کار تراشه توان مصرفی نیز افزایش می یافت. برای غلبه بر این چالش ها طراحان مدار های مجتمع تمرکز بر افزایش کارایی را جایگزین تمرکز بر افزایش سرعت نمودند و این تغییر نگرش باعث شد که دو پردازنده مجزا را در یک تراشه قرار دهند و با یک باس ارتباط بین آن ها را برقرار کنند. نتیجه کار بسیار رضایت بخش بود و بگونه ای که در مدت کوتاهی سیستم های تشکیل شده از چندین بخش مختلف که بر روی یک برد اجرا می شدند نیز به درون یک تراشه انتقال یافتند. این معماری ساخت پردازنده ها به سیستم روی تراشه یا soc معروف شد. اما این پایان کار نبود، سیستم روی تراشه نیز دارای مشکلاتی بود که با گذشت زمان مشخص شد. با افزایش تعداد بخش های مجزا که به واحدهای ip معروف شدند سیستم روی تراشه دیگر پاسخگو نبود. مشکلاتی از قبیل عدم مقیاس پذیری و مصرف توان قابل توجه در باس بار دیگر تلاش جدیدی را در طراحی مدارهای مجتمع برانگیخت، این بار نظرها به سمت معماری شبکه روی تراشه معطوف شد. در معماری شبکه روی تراشه که با ایده گرفتن از شبکه های کامپیوتری مقیاس بزرگ مطرح شده بود لایه هایی را بر اساس استاندارد osi پیشنهاد می شود. این معماری بسیار کارآمد بود و به سرعت جایگزین دیگر معماری ها شد و شبکه های مختلفی با ویژگی ها و توانایی های گوناگون موضوع بسیاری از تحقیقات شد. در این پایان نامه تلاش شده است یکی از شبکه های معرفی شده با معماری شبکه روی تراشه به نام شبکه hermes شبیه سازی شود و برخی از ویژگی های آن ارتقاء یابد. یکی از معایب شبکه hermes این است که با افزایش تعداد ipها در آن کارایی آن کاهش می یابد. از طرف دیگر ممکن است چند ip با یکدیگر تبادل داده و همکاری زیادی داشته باشند اگر آن ها با یکدیگر یک شبکه محلی تشکیل دهند راحت تر و سریع تر می توانند با یکدیگر ارتباط داشته باشند. بنابراین در شبکه طراحی شده به جای یک ip تنها شبکه ای از چهار ip که با یکدیگر تبادل اطلاعات زیادی دارند به کار رفته است که ارتباط بین آن ها با یک باس برقرار شده است. این طراحی باعث شده است ترکیبی از soc و noc داشته باشیم. عبارت " ترکیبی " در عنوان پایان نامه نیز به همین واقعیت اشاره دارد. همچنین بسته ها با فرکانس کار شبکه ارسال می شوند و زمان مسیریابی کاهش یافته است در نتیجه سرعت انتقال بسته ها نیز در مقایسه با کارهای مشابه انجام شده بیشتر شده است. دیگر ویژگی کار انجام شده این است که با طراحی سخت افزار مناسب اثر طول بسته بر میزان تأخیر شبکه از بین رفته است یعنی با افزایش طول بسته میزان تأخیر برای انتقال یک بسته بین دو سوئیچ مشخص ثابت می ماند.