NI-700 Interconnect

CoreLink NI-700是 ARM 推出的一款高度可配置的、符合AMBA標準的系統級互連產品。通過NI-700，可以創建一個非一致性互連，該互連針對SoC設計的功耗、性能和面積（PPA）要求進行了優化。NI-700設計用于擴展，適用于大型設計作為背板互連。使用多個路由器和各種拓撲選項，可以將使用不同AMBA協議的多個上游和下游設備連接到NI-700。

NI-700的特性具有靈活性，使互連能夠適應廣泛的系統要求。

NI-700支持多種 AMBA協議 ，并符合相關規范。不同的NI-700接口接收輸入并通過不同的協議發送輸出。

NI-700的架構設計具有高頻率低延遲，相對于前代產品，它還優化了系統帶寬和PPA。

NI-700的實現包括處理和路由流量的功能單元網絡。

NI-700中的整體拓撲和單個功能單元都可以根據系統要求進行配置。

NI-700主要特性和優勢包括：

1. 高度可配置： 可以根據具體的SoC設計需求，定制互連的結構和參數。
2. 支持多種AMBA協議： 與多種AMBA標準協議兼容，包括但不限于AHB、AXI等，有助于集成多樣化的IP組件。
3. 優化的PPA： 設計重點在于平衡功耗、性能和面積，適應不同的應用場景。
4. 低延遲、高頻率： 適用于需要快速數據處理和高性能的應用。
5. 靈活的拓撲結構： 支持多種拓撲結構，易于構建復雜的系統互連網絡。
6. 擴展性： 適用于從小型到大型的各種設計，特別是作為大型SoC設計的背板互連。

NI-700 關鍵功能

CoreLink NI-700互連支持多種功能，NI-700 包括以下關鍵特性：

• 對以下AMBA協議的原生支持：
  • AXI5, AXI?G, and AXI?H
  • AHB5
  • APB3 和 APB4
  • AXI3 on NI-700 AMNIs only

意味著NI-700能夠無縫地與符合AMBA協議的IP核進行通信和數據交換，包括但不限于AXI、AHB等，為 系統集成 提供了高度的靈活性和兼容性。

• 跨多個時鐘、功率和電壓域的數據包傳輸： 使得NI-700可以在具有不同時鐘頻率、功率和電壓要求的域間高效傳輸數據，這對于節能和功率管理至關重要。
• 基于源的數據包路由： 允許數據包根據其來源地址進行路由，從而優化數據流動并減少延遲。
• 蟲洞路由（Worm?hole routing），支持多個資源平面(RPs)： 通過蟲洞路由技術，NI-700能夠在不同的資源平面上高效地傳輸數據包，從而優化帶寬利用率和減少堵塞。
• 基于信用（ credit?based）的流量控制（FLIT級別）： 這種機制通過在發送方和接收方之間管理“信用”來控制數據流，確保數據傳輸的穩定性和可靠性。
• 服務質量（QoS）特性： 用于信息傳輸的優先級排序，確保關鍵數據能夠及時優先傳輸，從而提高系統的響應性和性能。
• 分布式切換機制（Distributed switching mechanism）： 使得NI-700能夠管理交通流量，保護網絡免受飽和攻擊，確保系統的穩定性和可靠性。
• 可變的、可配置的拓撲結構： 通過Socrates IP工具平臺指定，為設計者提供定制系統互連網絡拓撲的能力，以滿足特定SoC設計的需求。
• 支持通過互連傳輸數據奇偶檢驗、ECC或毒化信息( poison information)： 增強數據傳輸的可靠性和完整性，為設計提供容錯能力。
• 支持掃描單元插入作為測試設計策略的一部分： 有助于實現更加高效和全面的系統測試，確保設計的可測試性和可靠性。

NI-700 不支持 AXI4?Lite

NI-700通過提供這些高級特性，為 SoC 設計師提供了構建高效、靈活且可靠系統互連網絡的能力，從而促進了更高性能、更低功耗和更高可靠性的SoC設計。

TrustZone technology

AXI的 AXPROT 信號為每個單獨的請求傳遞一個安全或非安全屬性。這個屬性從請求設備（requester device）通過NI-700傳遞到下游設備（downstream device）。完成設備（completer device）根據請求的安全訪問權限決定適當的操作。

對于訪問NI-700內部配置寄存器和性能監控計數器，安全屬性決定外部對它們的操作。例如，不允許非安全訪問（Non?secure accesses）讀取或更新安全配置寄存器。如果存在不匹配，讀操作返回零數據，而寫操作將被丟棄。然而，如果事務以符合協議的方式完成，響應中不會指示任何錯誤。

這意味著：

• AXPROT信號 ：它是AXI協議的一部分，用于指示每個AXI事務的安全級別。這個信號確保系統中的安全和非安全事務能夠被正確標識和隔離。
• 安全和非安全傳輸 ：通過NI-700的傳輸保持了安全級別的一致性，確保安全事務和非安全事務不會被錯誤地處理或混淆。
• 安全訪問控制 ：基于事務的安全屬性，NI-700和下游設備將決定如何處理該事務。這包括對安全或非安全寄存器的訪問控制，確保非授權的訪問被適當地阻止。
• 事務的完整性 ：即使安全屬性與目標資源的安全要求不匹配，事務也會以符合協議的方式完成，但不允許非安全訪問影響安全資源。

NI-700 Interfaces

CoreLink NI-700具有既作為完成者（Completer）又作為請求者（Requester）的接口，這些接口支持多種AMBA協議。以下是一些定義：

完成者接口（Completer Interface）

一個從請求設備接收輸入的接口。這些接口也可能被稱為下游接口(downstream interfaces)、完成者接口(completer interfaces)或接收器接口(receiver interfaces)，具體取決于上下文環境。

請求者接口（Requester Interface）

一個向完成者設備(completer device)發送輸出的接口。這些接口也可能被稱為上游接口(upstream interfaces)、請求者接口(requester interfaces)或發送器接口(transmitter interfaces)，具體取決于上下文環境。

設備連接示意如下：

NI-700通過這些接口實現了請求者設備與完成者設備的連接。為了控制時鐘和功率功能，NI-700配備了低功耗接口（LPIs）。這些接口在先前的圖表中沒有顯示。

此外，NI-700的低功耗接口（LPIs）允許在不同的功率和時鐘域之間進行有效的通信，有助于降低整體功耗，使NI-700在為SoC設計提供高效、靈活的互連解決方案的同時，也支持綠色節能的需求。

NI-700 架構概述

對于HSNI（高速互連）請求除外，所有NI-700端點和傳輸組件的最小延遲為每個塊一個周期( one cycle per block)。HSNI請求的最小延遲為兩個周期。配置有512位鏈路寬度并以1GHz頻率運行的NI-700互連，提供了64GB/s的原始帶寬。

為了優化系統帶寬和功耗、性能、面積（PPA），NI-700提供了以下架構特性：

• 多個請求者和完成者 ：支持AXI5、ACE5-Lite、ACE5-LiteACP、AHB5、APB3和APB4協議的組合。
• 僅在AMNIs（高級微網絡接口）上支持AXI3協議 ：特定于AMNIs的協議支持。
• 分組機制(Packetizing mechanism ) ：允許從32-2048位的配置鏈路寬度，以適應不同的數據傳輸需求。
• 獨立的側帶信號寬度 ：為每個通道定義的側帶信號有獨立的寬度。
• 資源平面（RPs） ：允許流量隔離，以優化性能和減少互聯網絡中的干擾。
• 非阻塞RPs(Non?blocking RPs) ：提高數據流的效率，避免互連中的瓶頸。
• 可配置的重復鏈路 ：在一對路由單元之間提供可配置的重復鏈接，以增加可靠性和冗余。
• 帶寬調節器 ：用于改善服務質量（QoS）。
• 地址條帶化(Address striping) ：提高內存訪問效率和性能。
• 高度靈活的時序閉鎖選項(timing closure) ：提供靈活的設計選項，以滿足不同應用的時序需求。
• 支持多個時鐘域和分層時鐘門控(hierarchical clock gating) ：優化功耗和性能。
• 支持多個電源域和功耗門控 ：進一步減少系統的功耗。

NI-700頂層架構的一個示例如下所示，定義了輸入和輸出接口。

CoreLink NI-700的電源和時鐘域交叉（PCDC）單元負責在不同的電源域和時鐘域之間搭建橋梁。您可以配置PCDC單元，使其僅提供時鐘域交叉，或同時提供電源和時鐘域交叉。這種靈活性允許NI-700適應各種系統設計需求，確保數據在不同域之間安全、高效地傳輸。

NI-700 Functional units

CoreLink NI-700由多個功能單元構成，每個功能單元都有其自己的傳輸功能。可以使用ARM 提供的 Socrates IP工具平臺從這些功能單元創建網絡拓撲。

這些功能單元通過執行以下任務，在NI-700網絡層處理和路由 network traffic ：

• 轉換AXI事務與NI-700通用傳輸（GT）協議的Flits ：將AXI事務轉換成NI-700特有的通用傳輸協議數據單元，以便在NI-700網絡內部進行傳輸。
• 轉換AXI、AHB或APB事務與NI-700 GT協議的Flits ：不僅限于AXI事務，NI-700還支持AHB和APB事務的轉換，增加了與不同類型的SoC組件的兼容性。
• 在任何完成者接口與請求者接口之間路由Flits ：確保網絡上的數據可以從任一請求源傳輸到任一目標。
• 根據服務質量（QoS）順序和資源平面分配對Flits進行仲裁 ：確保數據流的優先級管理，按照預設的QoS策略處理network traffic 。
• 處理不同電源和時鐘域之間以及不同Flit寬度區域之間的Flits傳遞 ：在復雜的SoC設計中，不同模塊可能會處于不同的電源和時鐘域，NI-700能夠管理這些復雜情況下的數據傳輸。
• 監控網絡性能 ：提供性能監控功能，以評估和優化network traffic 管理。

網絡接口提供以下功能：

• ASNIs ：將AXI和ACE-Lite事務轉換成NI-700 GT包。
• AMNIs ：將NI-700 GT包轉換回AXI或ACE-Lite協議。
• HSNIs ：將AHB5和AHB-Lite事務轉換成NI-700 GT包。
• HMNIs ：將NI-700 GT包轉換回AHB5或AHB-Lite協議。
• PMNIs ：將NI-700 GT包轉換成APB協議。

所有功能單元都有以下可配置選項：

• 每個通道可用的信用數量 ：控制數據流的信用基礎流量控制機制，影響網絡的流量管理和擁塞控制。
• 每個通道的Flit寬度 ：可以根據網絡設計的需求調整每個通道的數據傳輸寬度，以適應不同的帶寬和性能需求。

NI-700 包含以下功能單元：

• ASNI
• AMNI
• HSNI
• HMNI
• PMNI
• PCDC
• Routers
• SERDES units
• PMU

每個功能單元的詳細介紹請見下篇文章 【ARM CoreLink 系列 4.2 – NI-700 Function units 詳細介紹】 。