Tidsdelade bussar som Amba och VSI duger inte för framtidens kommunikation i systemkretsar (SOC, system on a chip). Forskningsinstitutet Acreo startar därför i vår ett demonstratorprojekt för att utforska alternativen.

Projektet, som startar i januari om allt går enligt planerna, kommer att utmynna i kretsar om kanske 2,5-3 år.

Socbus är namnet på bussen som ska implementeras. Socbus kommer att byggas enligt idéer från forskare på Linköpings universitet och KTH.

Acreo bidrar med ingenjörskompetens och styrning. Medfinansierande företag kommer att påverka hur projektet utformas.

Just nu pågår planeringen av Socbusprojektet. När den är klar ger sig Acreo ut och letar kompletterande finansiering.

- Vissa underhandskontakter har redan tagits, berättar Magnus Danestig, chef för Acreo Socware center.

Socbus sorterar under det stats- och företagsfinansierade femårsprogrammet Socware. Socbus är Socwares andra demonstrator. Den första är Soctrix, en transceiver för programvarustyrd radio.

Det behövs nya bussarkitekturer om man effektivt ska kunna bygga systemkretsar av miljarder transistorer. En delad buss, som Amba, blir en flaskhals när tiotals processorer vill använda bussen samtidigt för att skicka meddelanden till varandra eller lagra data i minnen.

Istället måste kommunikationen byggas som ett nätverk som tillåter parallell trafik.

Kommunikationsprodukter som routrar, gateways och basstationer är de tillämpningar som idag är i störst behov av att effektivisera den interna kommunikationen på kretsen.

En tidig idé bland forskarna var att bygga ett Internet i miniatyr på systemkretsen. Det innebär att noderna skickar adresserade paket som routas till mottagaren.

Tillåter parallell trafik

Problemet är att tekniken ger långa fördröjningar och kräver stora buffertar i varje nod för att mellanlagra paket. Buffertarna kan ta upp en stor del av kretsytan och fördröjningen kan hamna på tiotusentals cykler.

Alternativet att använda ett växlat nät faller på att det kräver en centralstyrd växel, som blir en flaskhals.

Linköpingsforskaren Dake Liu tog 1999 fram en kompromiss mellan paketnät och växlat nät som han kallar Packet connected circuit (PCC). Ett första litet paket skickas genom nätet och förhandsbokar

Den enkla strukturen i Dake Lius Socbus gör den enkel att syntetisera automatiskt.

den väg det tar. Om mottagaren accepterar sändningen reserveras vägen och sändningen genomförs direkt utan mellanlagring, som om kommunikationen var kretskopplad.

Här finns ingen central styrning, endast lokala beslut. Flera sändningar kan pågå samtidigt. Fördröjningen, som huvudsakligen stammar från initieringen, blir kanske 15 bussklockcykler eller motsvarande 3-4 processorklockcykler.

Tekniken utnyttjar att nätarkitekturen är känd på förhand, till skillnad från Internet. Det betyder att vägvalet i länkarna kan följa en på förhand uppgjord effektiv strategi när en länk är upptagen.

Inte generellt nät

Dake Liu har valt nätarkitekturen dubbelriktad 2D-mesh, det vill säga ett rutnät där varje IP-block är sammankopplat med närmaste granne i de fyra väderstrecken. Varje IP-block har ett extra funktionsblock, en wrapper, mellan sig och nätet. Wrappern sköter PCC-trafiken.

Att Dake Liu inte tillåter ett generellt nätverk är för att strukturen ska kunna syntetiseras automatiskt.

Automatisk syntetisering för en given systemkrets är en väsentlig del av Dake Lius forskning. Det SOC-forskarna ytterst vill uppnå är en förenklad konstruktionsprocess.

Den mest effektiva SOC-lösningen kommer alltid att vara skräddarsydd intill sista transistorn. Men en sådan konstruktionslösning är tidskrävande, framför allt att verifiera.

Jättar som Intel har kanske råd att härda ut ett tag till med den metodiken. Men vanliga dödliga konstruktörer behöver dels kunna återanvända IP-block i nya konstruktioner. Och dels kunna plugga in dem i ett väldefinerat kommunikationsramverk.

Dake Lius arkitektur är skalbar upp till ungefär 8 x 8 noder. Men det gör inget, för Dake Liu tror inte på fler processorer än så i systemkretsarna.

- Pålitligheten blir för låg och det tar för lång tid att konstruera kretsen, säger Dake Liu.

Jan Tångring