Ratatoskr NoC模拟器：PPA框架下的2D/3D SoC设计与性能分析

它能够对2D、3D和异构3D SoC进行建模，提供路由器硬件模型和精确的功率模型。Ratatoskr支持多种流量模式，包括统一的随机流量模式、Netrace以及基于任务图的流量模式。在功率估算方面，该模拟器能够计算路由器和链路的静态和动态功耗，精度达到周期级，并且动态链接能量的精度接近位级精确仿真的1%以内。性能模型方面，Ratatoskr模拟器能够在周期精确级别和寄存器传输级别(RTL)上提供网络性能分析，并能综合路由器的时序和任何标准单元技术的门级综合面积。此外，它还提供基准测试工具Netrace，用于事务级别的真实应用程序模型，以及综合流量模式。在异构3D集成方面，Ratatoskr模拟器考虑了伪同步路由器和异构网络体系结构。该模拟器还能够自动生成从网络规模的性能到缓冲区利用率的详细报告。Ratatoskr项目由德国亚琛工业大学和德国马格德堡OVG共同开发。" 知识点详细说明: 1. NoC (Network on Chip) 模拟器：NoC模拟器是一种工具，用于模拟和评估在集成电路中用于芯片内部通信的网络。在现代系统芯片（SoC）设计中，随着集成度的提高，传统的总线架构已不能满足性能和功耗要求，因此NoC成为了替代方案。Ratatoskr NoC模拟器专注于为设计者提供一个深入的PPA分析框架，以便于优化SoC的功耗、性能和面积。 2. 2D、3D和异构3D SoC建模：Ratatoskr能够模拟多种类型的系统芯片，包括二维（2D）、三维（3D）以及异构三维（异构3D）SoC。2D SoC指的是传统的平面集成电路，而3D SoC则是在垂直方向上堆叠芯片，通过垂直互连技术实现更紧密的集成和更好的性能。异构3D SoC则是在3D的基础上，进一步整合不同功能、工艺或厂商的组件，以达到性能和功耗的最优平衡。 3. 路由器硬件模型和功率模型：模拟器中包含对路由器的硬件模型描述，这允许设计者在虚拟环境中测试不同路由器设计的性能和功耗。功率模型能够提供精确的静态和动态功耗估算，这对于在设计阶段预测和优化芯片的功耗非常关键。 4. 流量模式：Ratatoskr支持不同的流量模式，包括统一的随机流量模式、Netrace以及基于任务图的流量模式。Netrace是一种基准测试，用于模拟真实世界的应用程序模型中的事务级别通信模式。任务图是一种高级描述，用于反映在特定任务和流程中的数据传输模式。 5. 功率估算精度：模拟器能够精确计算路由器和链路的静态和动态功耗，精度达到周期级别。动态链接能量的精度接近位级精确仿真的1%以内，这对于精确分析和优化设计至关重要。 6. 性能模型：性能模型能够在周期精确级别和寄存器传输级别(RTL)上提供网络性能分析。周期精确级别可以模拟每条指令或数据包的行为，而RTL级别则是一种更接近硬件实现的设计描述，用于分析硬件的行为和时序。 7. 综合和面积分析：模拟器能够综合路由器的时序，并为任何标准单元技术的门级综合面积分析提供支持。这意味着设计者可以评估其设计在特定的硬件实现技术上的效率。 8. 基准测试：模拟器中的Netrace基准测试工具用于评估事务级别的真实应用程序模型，它能够模拟实际应用中的通信模式，帮助设计者了解设计在实际应用环境中的表现。 9. 异构3D集成：模拟器考虑了伪同步路由器和异构网络体系结构，这对于支持在3D集成中整合不同来源、工艺或性能要求的组件至关重要，能够提高设计的灵活性和集成度。 10. 报告生成：模拟器能够自动生成详细的报告，包括网络规模的性能、缓冲区利用率等关键指标，为设计者提供决策支持。 11. 技术栈和开发背景：Ratatoskr NoC模拟器是用Python编写的，表明它可能利用了Python在数据处理、数值计算和图形可视化方面的强大能力。此外，由德国亚琛工业大学和德国马格德堡OVG共同开发，这两个机构在模拟器的科学严谨性和工程实用性方面可能起到了重要的支撑作用。