一種可重配置片上網絡結構及其配置方法

2023-09-16 03:48:35

一種可重配置片上網絡結構及其配置方法
【專利摘要】本發明公開了一種可重配置片上網絡結構及其配置方法，該可重配置片上網絡結構包括：IP核、網絡接口控制器、可重配置路由器和可重配置開關；其中每個IP核通過網絡接口控制器適配至可重配置路由器；可重配置路由器之間通過可重配置開關連接。採用本發明方案，路由器具有可重配置能力，能夠在可重配置片上網絡上更多種拓撲結構。
【專利說明】—種可重配置片上網絡結構及其配置方法 【技術領域】
[0001]本發明涉及系統級晶片和片上網絡【技術領域】，尤其涉及一種可重配置片上網絡結 構及其配置方法。
【背景技術】
[0002]隨著納米級CMOS集成電路技術和片上系統技術的不斷發展，片上多處理器(CMP) 技術開始朝多核化(幾十或者上百個核)和異構化(包含不同類型的核)的方向發展。目 前，SoC設計中廣泛採用的共享總線結構存在許多問題，是影響CMP性能的主要瓶頸。
[0003]片上網絡的架構與傳統的總線網絡相比有許多優點:1)擴展性:片上系統中新增 加的組件會帶來寄生電容，電參數性能會隨著組件的增多而降低，片上網絡使用點對點的 鏈路，網絡規模擴展時本地性能不會降低；2)時鐘同步:片上系統需要統一的時鐘，片上網 絡使用GALS形式的定時方式，不需要全局統一的時鐘，有利於在片上使用高速的時鐘頻 率；3)帶寬和吞吐量:片上系統總線上一項業務的處理會阻塞其他業務的發生，一項業務 使用總線時，其他業務不允許使用該總線，片上網絡使用無阻塞的交叉開關，允許多項業務 並發執行，流水化鏈路保證網絡擁有更高的吞吐率和時鐘速度；4)資源利用率:片上系統 中，一項業務獨佔該共享總線，該業務沒有完成前，其他業務不允許使用該共享總線，片上 網絡中，多項業務以統計復用的形式共享點對點鏈路；5)可靠性:片上系統上端到端的差 錯控制策略引入大的代價，錯誤的路徑會引起系統故障，片上網絡上鏈路級和基於分組的 差錯控制方式可以在初期檢測到錯誤，並予以修正，網絡節點或鏈路發證故障時，可以尋找 替代路徑來完成傳輸；6)仲裁判決:片上系統中所有的組件使用集中式的仲裁判決，組件 增多時，仲裁器將會變得巨大，降低了總線的速度，片上網絡使用分布式的仲裁判決方式， 小的仲裁器散布在網絡中，這些小的仲裁器不需要知曉全局的流量情況，僅僅收集局部信 息便可完成仲裁判決過程；7)可重用性:片上系統中計算組件具有一定的可重用性，但其 負責通信的路由判決單元和鏈路需要根據具體應用單獨設計，片上網絡中計算組件同樣具 有可重用性，同時，網絡中的路由器和鏈路同樣可以用於不同的應用環境，大大縮短開發周 期，節省了研發開銷。
[0004]對於平臺型片上網絡來說，隨著片上異構型組件的增多和多種多媒體業務的出 現，在單一晶片上實現多種應用逐漸成為趨勢。不同的應用實現不同的功能，所需的IP核 及其之間的協作關係也各不相同。不同的應用具有不同的流量模式，其對諸如帶寬、時延等 服務質量參數的要求也不相同。單一的、固定的拓撲結構對某一固定的應用來說是可能是 最優的，但這一拓撲結構對其他應用來說並不總是最優的，不存在「one size fits all」的 拓撲結構。例如MPEG4使用mesh結構可以獲得較小的平均跳數和較少的功耗，而VOPD這 種應用使用butterfly比使用mesh會獲得更好的性能。另外,片上應用更多地表現出突發 性和不可預測性，許多新出現的應用場景是晶片設計之初未考慮到的，這些應用場景表現 出來的特性有別於設計之初已知應用的特性，同時，那些已有的應用也會呈現出不同於設 計之初的流量特性，靜態的拓撲結構顯然無法在短時間內給予這些應用很好的支持。同時，靜態的網絡拓撲結構固定了 IP核在網絡中的位置和IP核之間的連接關係，相對位置較遠 的節點對需要通信時，實時性得不到保證，同時也增加了網絡的功耗。
[0005]對於片上網絡來說，若其具有可重配置能力，在某些IP核沒有被用到時，通過信 號線將其暫時關閉，可以降低其靜態功耗。其次，可重配置片上網絡通過對系統資源的再利 用，減少了系統的額外開銷。一來可以減少重複組件的使用，二來也會相應縮小晶片面積， 降低功耗。另外，出於對系統穩健性的考慮，在網絡中某些IP核失效的情況下，可以通過重 新配置，將發生故障的IP核關閉並孤立，轉而使用其他IP核來繼續完成任務。
[0006]可重配置片上網絡的研究剛剛開始，Modarressi M, Tavakkol A和Sarbaz1-Azad H在 IEEE Transactions on Very Large Scale Integration(VLSI)Systems, Volume PP, Issue 99, Pages: 1-13 發表的文獻 Application-AwareTopology Reconfiguration for On-Chip Networks (面向應用的片上網絡結構配置)中，以下簡稱文獻I,闡述了通過在路 由器間添加可重配置的四埠的開關來達到可重配置網絡結構的目的。但其具有如下缺陷 或不足:該結構所能配置的拓撲結構有限，同時因為路由器不具有可重配置能力，在配置好 了通信路徑後，路由器仍然工作在流水線工作模式下，增加了分組時延，也增加了功耗。

【發明內容】

[0007]本發明解決的技術問題是提供一種可重配置片上網絡結構及其配置方法，路由器 具有可重配置能力，能夠在可重配置片上網絡上更多種拓撲結構。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供了一種可重配置片上網絡結構，包括:IP核、網 絡接口控制器、可重配置路由器和可重配置開關；
[0009]每個IP核通過網絡接口控制器適配至可重配置路由器；
[0010]可重配置路由器之間通過所述可重配置開關連接。
[0011]進一步地，所述可重配置路由器進一步包括:輸入隊列模塊、路由計算單元、虛信 道仲裁器、交叉開關仲裁器、交叉開關，和路由配置單元；
[0012]所述輸入隊列模塊緩存鄰居可重配置路由器轉發過來的分組或者微片，並將所述 分組或者微片通過所述交叉開關轉發至其他可重配置路由器；
[0013]所述路由計算單元接收所述輸入隊列模塊中分組或者微片的路由計算請求，調用 路由算法邏輯，為所述分組或者微片選擇合適的輸出埠 ；
[0014]所述虛信道仲裁器接收所述路由計算單元的輸出埠計算結果，為來自不同輸入 隊列的路由計算結果選擇合適的虛信道；
[0015]所述交叉開關仲裁器接收所述虛信道仲裁器的虛信道分配結果，使用調度策略仲 裁本輪使用所述交叉開關的輸入隊列，並根據仲裁結果向所述交叉開關發送信號，通知所 述交叉開關配置好開關狀態；
[0016]所述交叉開關對虛信道仲裁和交叉開關仲裁都成功的輸入隊列，取出該輸入隊列 頭部的分組或者微片進行轉發；
[0017]所述路由配置單元分別與所述輸入隊列模塊及所述交叉開關相連，用於根據所述 可重配置路由器的節點度，控制所述可重配置路由器的工作模式，包括:直連工作模式、流 水線工作模式、直連與流水線混合工作模式。
[0018]進一步地，所述可重配置路由器在直連工作模式下時，所述路由配置單元通過控制信號線作用於輸入隊列模塊，使所述輸入隊列模塊中的輸入隊列分路器和輸入隊列復用 器選通在無緩存狀態，並配置所述交叉開關的狀態，控制進入對應輸入埠數據分組不緩 存進輸入隊列，數據分組直接穿過所述交叉開關。
[0019]進一步地，所述可重配置路由器工作在流水線工作模式下時，所述路由配置單元 通過控制信號線作用於所述輸入隊列模塊，使所述輸入隊列模塊中的輸入隊列分路器和 輸入隊列復用器選通在有緩存狀態，控制數據分組進入輸入隊列依次經歷所述路由計算單 元、所述虛信道仲裁器、所述交叉開關仲裁器和所述交叉開關。
[0020]進一步地，所述可重配置路由器工作在直連與流水線混合工作模式下時，所述路 由配置單元通過控制信號線使部分埠工作在直連工作模式下，部分埠工作在流水線工 作模式下。
[0021]進一步地，所述的可重配置開關為:包括8個分路器、8個復用器和可重配置單元 的八埠的交叉開關；
[0022]所述可重配置開關的八個埠分別連接來自東、西、南、北，東北、西北、東南、西南 八個方向的可重配置路由器或者其他可重配置開關；所述可重配置單元用於存儲所在可重 配置開關在不同應用下的配置狀態。
[0023]進一步地，所述IP核包括以下之一:處理器、存儲單元、FPGA、DSP ；
[0024]各個IP核同質或異質；且所述IP核包括粗粒度，或者細粒度。
[0025]進一步地，所述網絡接口控制器將不同的IP核連接到相同接口的所述可重配置 路由器上。
[0026]本發明還提供了一種基於上述的可重配置片上網絡的配置方法，給定應用的流量 矩陣和映射算法的映射結果矩陣作為配置方法的輸入，所述方法包括以下步驟:
[0027](I)配置映射結果矩陣中位於相鄰位置、且具有通信關係的通信節點對間的通信 路徑；
[0028](2)從通信任務圖矩陣中刪去配置成功的流量，對剩餘的通信節點對間的流量按 照流量大小劃分優先級；
[0029](3)按照所劃分的優先級順序對剩餘各對通信節點對配置合適的路徑；
[0030](4)配置完成以後，檢查可重配置路由器的節點度，並根據可重配置路由器的節點 度使用不同的可重配置路由器配置策略；
[0031](5)關閉沒有參與通信的IP核、可重配置路由器、可重配置開關。
[0032]10、如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟(3)進一步包括:
[0033]I)構建可重配置網絡中所有可重配置開關間連接關係的鄰接矩陣；
[0034]2)使用FloycLWarshall算法獲得從任意一個可重配置開關到另外一個可重配置 開關最短路徑的路徑矩陣；
[0035]3)根據源節點和目的節點的相對位置，確定與源節點相連、且靠近目的節點的可 重配置開關矩陣A，以及與目的節點相連、且靠近源節點的可重配置開關矩陣B ；
[0036]4)遍歷步驟3)獲得的矩陣A和矩陣B，計算矩陣A中可重配置開關到矩陣B中可 重配置開關的路徑，檢查路徑所經過的所有可重配置開關的輸入輸出埠狀態，所經過的 可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點和目的節點間的專屬通 信路徑，並配置沿途所經過的可重配置開關狀態，否則轉至步驟5)；[0037]5)確定與目的節點相鄰、且與源節點靠近的節點矩陣C，檢查節點矩陣C中節點和 目的節點間的可重配置開關狀態，如果可重配置開關的輸入輸出埠皆可用或者節點矩陣 C中的節點和目的節點間存在已經配置好的流量，則保留該節點；否則從節點矩陣C中刪去 該節點，得到新的節點矩陣C，轉至步驟4)，確定從源節點到節點矩陣C中任意一個節點的 路徑，所經過的可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點到矩陣C 的最短路徑。
[0038]進一步地，根據可重配置路由器的節點度，按照以下方式確定使用的不同的可重 配置路由器配置策略:
[0039]可重配置路由器節點度為1:配置可重配置路由器工作在直連工作模式；
[0040]可重配置路由器節點度為2，且出度為1，入度為1:配置可重配置路由器工作在直 連工作模式；
[0041]可重配置路由器節點度為2，且出度為2，或入度為2:配置可重配置路由器工作在 流水線工作模式；
[0042]可重配置路由器節點度大於2，且出度為1，入度大於1:配置可重配置路由器工作 在混合工作模式，輸出使用直連工作模式，輸入使用流水線工作模式；
[0043]可重配置路由器節點度大於2，且入度為1，出度大於2:配置可重配置路由器工作 在混合工作模式，輸入使用直連工作模式，輸出使用流水線工作模式；
[0044]可重配置路由器節點度大於2，且入度大於1，出度大於1:配置可重配置路由器工 作在流水線工作模式。
[0045]進一步地,所述方法還包括:
[0046]將根據配置算法獲得的配置結果寫入所述可重配置路由器的路由配置單元和所 述可重配置開關的可重配置單元中；
[0047]所述片上網絡運行時，根據所需應用，讀取對應可重配置路由器的路由配置單元 和可重配置開關的可重配置單元中的內容，對所述片上網絡進行配置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0049]圖1是本發明實施例16個節點的面向應用的可重配置片上網絡的示意圖；
[0050]圖2是本發明實施例可重配置路由器的結構框圖；
[0051]圖3是本發明實施例可重配置開關的結構框圖；
[0052]圖4是本發明實施例可重配置開關配置8對無重疊埠示意圖；
[0053]圖5是本發明實施例VOPD利用可重配置方法第一步獲得的配置結果示意圖；
[0054]圖6是本發明實施例VOPD利用可重配置方法第三步獲得的配置結果示意圖；
[0055]圖7是本發明實施例VOPD利用可重配置方法第四步獲得的配置結果示意圖；
[0056]圖8是本發明實施例VOPD利用可重配置方法第五步獲得的配置結果示意圖。
【具體實施方式】
[0057]本實施方式提供了一種面向應用的可重配置片上網絡結構，包括IP核、網絡接口控制器、可重配置路由器和可重配置開關。IP核通過網絡接口控制器適配至可重配置路由 器。網絡接口控制器控制IP核和可重配置路由器間的通信。可重配置路由器間不直接相 連，而是根據需要通過可重配置開關連接。
[0058]其中，所述的IP核是處理器、存儲單元、FPGA、DSP之一，各個IP塊既可以是同質 的，也可以是異質的；既可以是粗粒度的，也可以是細粒度的。
[0059]所述的網絡接口控制器是IP核和可重配置路由器之間的接口，不同的IP塊都可 以連接到相同接口的可重配置路由器上。
[0060]所述的可重配置路由器包括輸入隊列模塊、路由計算單元、虛信道仲裁器、交叉開 關仲裁器、交叉開關和路由配置單元。輸入隊列模塊進一步包括輸入隊列分路器、多個輸入 隊列，以及輸入隊列復用器。
[0061]通過路由配置單元可以控制可重配置路由器的不同工作模式，根據可重配置路由 器的節點度不同，可重配置路由器的工作模式包括直連工作模式、流水線工作模式、直連與 流水線混合工作模式。
[0062]進一步地，所述的可重配置開關為一個由8個分路器和8個復用器和可重配置單 元實現的八埠的交叉開關。
[0063]綜上所述，所述的可重配置片上網絡是一種平臺型的片上網絡，可以在該可重配 置片上網絡上配置多種類型的應用，作為平臺適用於各種應用，並且允許多種應用並行其 上，支持多種應用間的切換。
[0064]本實施方式還提供了一種可重配置片上網絡的配置方法，包括以下步驟:
[0065]步驟(I):配置映射結果矩陣中位於相鄰位置且具有通信關係的通信節點對間的 通信路徑。
[0066]步驟⑵:從通信任務圖矩陣中刪去步驟⑴中配置成功的流量，對剩餘的通信節 點對間的流量按照流量大小劃分優先級。
[0067]步驟(3):按照步驟(2)所獲得的優先級順序對剩餘各對通信節點對配置合適的 路徑:
[0068]I)構建可重配置網絡中所有可重配置開關間連接關係的鄰接矩陣；
[0069]2)使用FloycLWarshall算法獲得從任意一個可重配置開關到另外一個可重配置 開關最短路徑的路徑矩陣；
[0070]3)根據源節點和目的節點的相對位置，確定與源節點相連，且靠近目的節點的可 重配置開關矩陣A，確定與目的節點相連，且靠近源節點的可重配置開關矩陣B ；
[0071]4)遍歷步驟3)獲得的矩陣A和矩陣B，計算矩陣A中可重配置開關到矩陣B中可 重配置開關的路徑，檢查路徑所經過的所有可重配置開關的輸入輸出埠狀態，其中沿途 所有可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點和目的節點間的專 屬通信路徑，並配置沿途所經可重配置開關狀態，否則轉至步驟5)；
[0072]5)確定與目的節點相鄰，且與源節點靠近的節點矩陣C，檢查節點矩陣C中節點和 目的節點間的可重配置開關狀態，可重配置開關的輸入輸出埠皆可用，或節點矩陣C中 的節點和目的節點間存在已經配置好的流量，保留該節點，否則從節點矩陣C中刪去該節 點，得到新的節點矩陣C，轉至步驟4)，確定從源節點到節點矩陣C中任意一個節點的路徑， 沿途所有可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點到矩陣C的最短路徑。
[0073]步驟(4):配置完成以後，檢查可重配置路由器的節點度，並根據不同的情況，分 別使用不同的可重配置路由器配置策略:
[0074]I)可重配置路由器節點度為I (入或出):配置可重配置路由器工作在直連工作模 式。
[0075]2)可重配置路由器節點度為2，且出度為1，入度為1:配置可重配置路由器工作在 直連工作模式。
[0076]3)可重配置路由器節點度為2，且出度為2，或入度為2:配置可重配置路由器工作 在流水線工作模式。
[0077]4)可重配置路由器節點度大於2，且出度為1，入度大於1，:配置可重配置路由器 工作在混合工作模式，輸出使用直連工作模式，輸入使用流水線工作模式。
[0078]5)可重配置路由器節點度大於2，且入度為1，出度大於2:配置可重配置路由器工 作在混合工作模式，輸入使用直連工作模式，輸出使用流水線工作模式。
[0079]6)可重配置路由器節點度大於2，且入度大於1，出度大於1:配置可重配置路由器 工作在流水線工作模式。
[0080]步驟(5):關閉沒有參與通信的IP核、可重配置路由器、可重配置開關。
[0081]所述的面向應用的可重配置片上網絡上的配置算法，在給定應用的情況下，可以 使用在平臺型片上網絡的初始設計階段。配置算法所獲得的配置結果寫入可重配置路由器 的路由配置單元和可重配置開關的可重配置單元中，片上網絡運行時，根據所需應用，對應 讀取可重配置路由器的路由配置單元和可重配置開關的可重配置單元的內容，對片上網絡 進行配置。
[0082]所述的面向應用的可重配置片上網絡上的配置算法，在出現新應用的情況下，所 述的配置算法可以使用在平臺型片上網絡的運行階段，在運行過程中可以根據應用的改變 調整配置。
[0083]為了便於闡述本發明，以下將結合附圖及具體實施例對本發明技術方案的實施作 進一步詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵 可以相互任意組合。
[0084]本發明實施例中提供一種面向應用的可重配置片上網絡結構，如圖1所示，該結 構包括IP核1、網絡接口控制器2、可重配置路由器3和可重配置開關4。IP核I通過網絡 接口控制器2適配至可重配置路由器3。網絡接口控制器2控制IP核I和可重配置路由 器3間的通信。可重配置路由器3間不直接相連，而是根據需要通過可重配置開關4連接。 IP核I是處理器、存儲單元、FPGA、DSP之一，各個IP核既可以是同質的，也可以是異質的； 既可以是粗粒度的，也可以是細粒度的。網絡接口控制器2是IP核I和可重配置路由器3 之間的接口，不同的IP核都可以通過網絡接口控制器2連接到相同接口的可重配置路由器 3上。
[0085]本發明實施例提出的可重配置路由器的結構如圖2所示，可重配置路由器3包括 輸入隊列11、路由計算單元12、虛信道仲裁器13、交叉開關仲裁器14、交叉開關15和路由 配置單元16。輸入隊列11緩存對應鄰居可重配置路由器3轉發過來的分組或者微片，並在 合適的時機將這些分組或者微片通過交叉開關15轉發至其他可重配置路由器3。路由計算單元12接收來自輸入隊列11中分組或者微片的路由計算請求，調用路由算法邏輯，為分組 或者微片選擇合適的輸出埠，虛信道仲裁器13接收路由計算單元12的輸出埠計算結 果，為來自不同輸入隊列的路由計算結果選擇合適的虛信道。交叉開關仲裁器14接收來自 虛信道仲裁器13的虛信道分配結果，使用調度策略仲裁本輪使用交叉開關15的輸入隊列 11，並根據仲裁結果向交叉開關15發送信號，通知交叉開關15配置好開關狀態。虛信道仲 裁和交叉開關仲裁都成功的輸入隊列，取出隊列頭部的分組或者微片，經過交叉開關15轉 發分組或者微片。
[0086]可重配置路由器3工作在直連工作模式下時，路由配置單元16通過控制信號線作 用於輸入隊列模塊，使輸入隊列分路器17和輸入隊列復用器18選通在無緩存狀態；路由配 置單元16同時作用於交叉開關15，配置交叉開關15狀態，控制進入對應輸入埠數據分組 不緩存進輸入隊列11就直接轉發，不經過路由計算單元12、虛信道仲裁器13、交叉開關仲 裁器14的流水階段，數據分組直接穿過交叉開關15，減少在可重配置路由器3中停留的時 鍾周期數。
[0087]可重配置路由器3工作在流水線工作模式下時，路由配置單元16通過控制信號線 作用於輸入隊列模塊，使輸入隊列分路器17和輸入隊列復用器18選通在有緩存狀態，路由 配置單元16控制數據分組進入輸入隊列11，並依次經歷路由計算單元12、虛信道仲裁器 13、交叉開關仲裁器14和交叉開關15的流水階段。
[0088]可重配置路由器3工作在直連與流水線混合工作模式下時，路由配置單元16通過 控制信號線使部分埠工作在直連工作模式下，部分埠工作在流水線工作模式下。
[0089]本發明實施例提出的可重配置開關結構4的示意圖如圖3所示，可重配置開關4 是一個使用8個分路器21和8個復用器22和可重配置單元23實現的八埠的交叉開關。 八個埠分別連接來自東、西、南、北，東北、西北、東南、西南八個方向的可重配置路由器或 者其他可重配置開關4。每個可重配置開關4內部有一個可重配置單元23，可重配置單元 23用來存儲所在可重配置開關在不同應用下的配置狀態。每個可重配置開關每次最多可以 配置8對沒有重疊的通信埠，如圖4所示。文獻I中的開關每次最多可以配置4對沒有 重疊的通信埠，與文獻I中的開關結構相比，本發明的可重配置開關增加了配置路徑的 多樣性，增加了通信節點對間點對點專屬路徑配置成功的機率。在相同網絡規模的情況下， 本發明提出的面向應用的可重配置片上網絡結構中，可重配置開關4的個數比文獻I中的 開關少。其中，對於nXn的mesh型片上網絡來說，本發明提出的可重配置片上網絡中可重 配置開關有
[0090]2n2-2n個,而文獻I中nXn的mesh型片上網絡有3n2_4n+l個開關。
[0091]下面以VOPD這種應用來說明面向應用的可重配置片上網絡的配置方法的配置過 程。VOPD涉及16個模塊，映射在一個4 X 4的2D mesh的片上網絡中，這些模塊間的通信流 量如下表I所示。
[0092]表I VOPD中模塊間通信流量
[0093]
【權利要求】
1.一種可重配置片上網絡結構，其特徵在於，包括:IP核、網絡接口控制器、可重配置路由器和可重配置開關；每個IP核通過網絡接口控制器適配至可重配置路由器；可重配置路由器之間通過所述可重配置開關連接。
2.如權利要求1所述的結構，其特徵在於，所述可重配置路由器進一步包括:輸入隊列模塊、路由計算單元、虛信道仲裁器、交叉開關仲裁器、交叉開關，和路由配置單元；所述輸入隊列模塊緩存鄰居可重配置路由器轉發過來的分組或者微片，並將所述分組或者微片通過所述交叉開關轉發至其他可重配置路由器；所述路由計算單元接收所述輸入隊列模塊中分組或者微片的路由計算請求，調用路由算法邏輯為所述分組或者微片選擇合適的輸出埠 ；所述虛信道仲裁器接收所述路由計算單元的輸出埠計算結果，為來自不同輸入隊列的路由計算結果選擇合適的虛信道；所述交叉開關仲裁器接收所述虛信道仲裁器的虛信道分配結果，使用調度策略仲裁本輪使用所述交叉開關的輸入隊列，並根據仲裁結果向所述交叉開關發送信號，通知所述交叉開關配置好開關狀態；所述交叉開關對虛信道仲裁和交叉開關仲裁都成功的輸入隊列，取出該輸入隊列頭部的分組或者微片進行轉發；所述路由配置單元分別與所述輸入隊列模塊及所述交叉開關相連，用於根據所述可重配置路由器的節點度，控制所述可重配置路由器的工作模式，包括:直連工作模式、流水線工作模式、直連與流水線混合工作模式。
3.如權利要求2所述的結構，其特徵在於，所述可重配置路由器在直連工作模式下時，所述路由配置單元通過控制信號線作用於輸入隊列模塊，使所述輸入隊列模塊中的輸入隊列分路器和輸入隊列復用器選通在無緩存狀態，並配置所述交叉開關的狀態，控制進入對應輸入埠數據分組不緩存進輸入隊列，數據分組直接穿過所述交叉開關。
4.如權利要求2所述的結構，其特徵在於，所述可重配置路由器工作在流水線工作模式下時，所述路由配置單元通過控制信號線作用於所述輸入隊列模塊，使所述輸入隊列模塊中的輸入隊列分路器和輸入隊列復用器選通在有緩存狀態，控制數據分組進入輸入隊列依次經歷所述路由計算單元、所述虛信道仲裁器、所述交叉開關仲裁器和所述交叉開關。
5.如權利要求2、3或4所述的結構，其特徵在於，所述可重配置路由器工作在直連與流水線混合工作模式下時，所述路由配置單元通過控制信號線使部分埠工作在直連工作模式下，部分埠工作在流水線工作模式下。
6.如權利要求1、2、3或4所述的結構，其特徵在於，所述的可重配置開關為:包括8個分路器、8個復用器和可重配置單元的八埠的交叉開關;所述可重配置開關的八個埠分別連接來自東、西、南、北，東北、西北、東南、西南八個方向的可重配置路由器或者其他可重配置開關；所述可重配置單元用於存儲所在可重配置開關在不同應用下的配置狀態。
7.如權利要求1所述的結構，其特徵在於，所述IP核包括以下之一:處理器、存儲單元、FPGA、DSP ；各個IP核同質或異質；且所述IP核包括粗粒度，或者細粒度。
8.如權利要求1或7所述的結構，其特徵在於，所述網絡接口控制器將不同的IP核連接到相同接口的所述可重配置路由器上。
9.一種基於權利要求1至8之任一項所述的可重配置片上網絡的配置方法，其特徵在於，給定應用的流量矩陣和映射算法的映射結果矩陣作為配置方法的輸入，所述方法包括以下步驟:(1)配置映射結果矩陣中位於相鄰位置、且具有通信關係的通信節點對間的通信路徑;(2)從通信任務圖矩陣中刪去配置成功的流量，對剩餘的通信節點對間的流量按照流量大小劃分優先級；(3)按照所劃分的優先級順序對剩餘各對通信節點對配置合適的路徑；(4)配置完成以後，檢查可重配置路由器的節點度，並根據可重配置路由器的節點度使用不同的可重配置路由器配置策略；(5)關閉沒有參與通信的IP核、可重配置路由器、可重配置開關。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟(3)進一步包括:1)構建可重配置網絡中所有可重配置開關間連接關係的鄰接矩陣；2)使用FloycLWarshall算法獲得從任意一個可重配置開關到另外一個可重配置開關最短路徑的路徑矩陣；3)根據源節點和目的節點的相對位置，確定與源節點相連、且靠近目的節點的可重配置開關矩陣A，以及與目的節點相連、且靠近源節點的可重配置開關矩陣B ;4)遍歷步驟3)獲得的矩陣A和矩陣B，計算矩陣A中可重配置開關到矩陣B中可重配置開關的路徑，檢查路徑所經過的所有可重配置開關的輸入輸出埠狀態，所經過的可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點和目的節點間的專屬通信路徑，並配置沿途所經過的可重配置開關狀態，否則轉至步驟5)；5)確定與目的節點相鄰、且與源節點靠近的節點矩陣C，檢查節點矩陣C中節點和目的節點間的可重配置開關狀態，如果可重配置開關的輸入輸出埠皆可用或者節點矩陣C中的節點和目的節點間存在已經配置好的流量，則保留該節點；否則從節點矩陣C中刪去該節點，得到新的節點矩陣C，轉至步驟4)，確定從源節點到節點矩陣C中任意一個節點的路徑，所經過的可重配置開關的輸入輸出埠可用、距離最短的路徑，作為源節點到矩陣C的最短路徑。
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，根據可重配置路由器的節點度，按照以下方式確定使用的不同的可重配置路由器配置策略:可重配置路由器節點度為1:配置可重配置路由器工作在直連工作模式；可重配置路由器節點度為2，且出度為1，入度為1:配置可重配置路由器工作在直連工作模式；可重配置路由器節點度為2，且出度為2，或入度為2:配置可重配置路由器工作在流水線工作模式；可重配置路由器節點度大於2，且出度為1，入度大於1:配置可重配置路由器工作在混合工作模式，輸出使用直連工作模式，輸入使用流水線工作模式；可重配置路由器節點度大於2，且入度為1，出度大於2:配置可重配置路由器工作在混合工作模式，輸入使用直連工作模式，輸出使用流水線工作模式；可重配置路由器節點度大於2，且入度大於1，出度大於1:配置可重配置路由器工作在流水線工作模式。
12.如權利要求9、10或11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括:將根據配置算法獲得的配置結果寫入所述可重配置路由器的路由配置單元和所述可重配置開關的可重配置單元中；所述片上網絡運行時，根據所需應用，讀取對應可重配置路由器的路由配置單元和可重配置開關的可重配置單元中的內容， 對所述片上網絡進行配置。
【文檔編號】H04L12/24GK103580890SQ201210261362
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優先權日:2012年7月26日
【發明者】曾代兵, 李瑛 , 謝佩博, 顧華璽 申請人:深圳市中興微電子技術有限公司