一種大規模片上晶片互聯方法及實現互聯結構的路由算法
2023-05-24 02:47:36 4
一種大規模片上晶片互聯方法及實現互聯結構的路由算法
【專利摘要】本發明涉及一種晶片互聯結構實現方法。一種跨域直連大規模片上晶片互聯方法，針對目前片上網絡結構，1）在對等節點位置，實例化一個本地子網，加上連接到本地子網的本地計算節點作為一個本地計算域；2）在相鄰位置的本地計算域之間，通過本地子網的路由節點直接連接，構建片上網絡結構的主網。所述跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，對於片上晶片互聯結構中的每一個本地計算域資源，當數據包從源地址發送出來時首先判斷它的目的地址是否在本子網內，如是則採用適合於子網的路由算法傳遞數據包；如果不在子網內，則首先要將數據包發送到與外部網絡相連的路由器，而後在路由器中讀取目的地址中的主網地址，根據主網的路由算法，將數據包發送到目的地址所對應的子網中；然後根據數據包中子網的目的地址，通過子網的路由算法將數據包發送到目的地址。
【專利說明】一種大規模片上晶片互聯方法及實現互聯結構的路由算法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種晶片互聯結構，特別是涉及一種基於跨域直連思想的大規模片上晶片互聯結構及實現所述結構的路由算法。
【背景技術】
[0002]典型的片上系統設計常常採用片上總線和片上網絡兩種通信策略。片上總線主要優點是高靈活性，可延展，設計花銷小，一般在帶寬要求較低時時延也較短；缺點是過長的通信線路帶來一定能耗，且限制系統時鐘速率。當通信結構中含有兩個以上的模塊時，可伸縮性減弱。
[0003]片上網絡技術主要優點是能支持硬體模塊之間的並發通信，可伸縮性更強，可用於支持更大帶寬。元件的模塊化更有利於IP重用，從而提供更高的時鐘頻率和低功耗。但是，目前片上網絡結構中各節點基本上是對等連接在一起，無法適應節點本地化計算、數據本地化存儲的實際需求。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術不足，將計算機網絡中的主網和子網的概念以及晶片互聯的概念引入到片上網絡的研究中，提出一種跨域直連大規模片上晶片互聯方法及實現所述片上晶片互聯結構的路由算法。
[0005]本發明所採用的技術方案:
一種跨域直連大規模片上晶片互聯方法，在具有網絡互連結構的晶片片上網絡結構設計中，針對目前片上網絡結構中各節點對等連接在一起，無法適應節點本地化計算、數據本地化存儲的實際需求的問題，採取如下步驟:
1)在對等節點位置，實例化一個本地子網，加上連接到本地子網的本地計算節點(IP)，作為一個本地計算域；
2)同時，在相鄰位置的本地計算域之間，通過本地子網的路由節點直接連接，構建片上網絡結構的主網，以加快不同的本地計算域之間的通信效率。
[0006]所述的跨域直連大規模片上晶片互聯方法，對等節點位置的每一個本地子網包含一個本地計算域資源(P)和與其相鄰的路由器(R)，每個本地計算域資源通過一個網絡接口連接著一個主幹路由器，這裡的本地計算域資源為處理器核、存儲器或者用戶自定義的硬體模塊，所述主幹路由器與主網的相鄰路由器(R)直接相連，同時與本地子網的四個子網路由器(router)相連。
[0007]所述的跨域直連大規模片上晶片互聯方法，相鄰位置的本地子網之間，通過本地子網的路由節點(router )直接連接,把相鄰的不同計算域資源內的本地計算節點(IP)之間連接起來。
[0008]一種實現所述跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，由於在這種網絡拓撲結構中，主網和子網的拓撲結構可以根據需要進行變化，因此，在這種網絡拓撲結構中，傳輸的數據包在單一晶片內傳輸的數據包基礎上增加了主網地址，對於片上晶片互聯結構中的每一個本地計算域資源(P)，當數據包從源地址發送出來時首先要判斷它的目的地址是否在本晶片內，即是否在本子網內，如果是，則採用適合於子網的路由算法傳遞數據包；如果不在子網內，則首先要將數據包發送到與外部網絡相連的路由器，而後在路由器中讀取目的地址中的主網地址，根據主網的路由算法，將數據包發送到目的地址所對應的子網中；然後根據數據包中子網的目的地址，通過子網的路由算法將數據包發送到目的地址；
主網的路由算法沿用X-Y路由算法，子網路由算法使用添加了主網選路的X-Y路由算法。
[0009]所述的跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，子網中使用添加了主網選路的X-Y路由算法，把與外部路由器相連的路由器的坐標設為(0，0)，並以此為中心節點對它周圍的路由器的地址進行標註，當數據包進行傳遞時首先應判斷目的地址的主網號是否與當前所在子網的主網號一致，如果一致，則使用不加修改的X-Y路由算法進行數據包的傳遞；如果不一致，則按照X-Y路由的方式選擇最短路逕到達(0，0)節點。
[0010]本發明的有益效果:
本發明跨域直連大規模片上晶片互聯結構，針對目前片上網絡結構中各節點對等連接在一起，不能適應節點本地化計算、數據本地化存儲的實際需求的缺點，採取在對等節點位置，實例化一個本地子網，加上連接其上的本地計算節點IP，作為一個本地計算域；同時，相鄰位置的本地計算域之間，通過本地子網的路由節點直接連接，加快了不同計算域之間的通信效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1:本發明跨域直連大規模片上晶片互聯結構主網互聯結構圖；
圖2:本發明跨域直連大規模片上晶片互聯結構子網網絡結構圖；
圖3:片上晶片互聯結構子網路由結構示意圖；
圖4:片上晶片互聯結構主網路由結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例一:參見圖1，本發明跨域直連大規模片上晶片互聯方法，在具有網絡互連結構的晶片片上網絡結構設計中，針對目前片上網絡結構中各節點對等連接在一起，無法適應節點本地化計算、數據本地化存儲的實際需求的問題，
I)在對等節點位置，實例化一個本地子網，加上連接到本地子網的本地計算節點(IP)，作為一個本地計算域；
2)同時，在相鄰位置的本地計算域之間，通過本地子網的路由節點直接連接，構建片上網絡結構的主網，以加快不同的本地計算域之間的通信效率。
[0013]實施例二:參見圖1、圖2，本實施例的跨域直連大規模片上晶片互聯方法，與實施例相比，進一步的，對等節點位置的每一個本地子網包含一個本地計算域資源(P)和與其相鄰的路由器(R)，每個本地計算域資源通過一個網絡接口連接著一個主幹路由器，這裡的本地計算域資源為處理器核、存儲器或者用戶自定義的硬體模塊，所述主幹路由器與主網的相鄰路由器(R)直接相連，同時與本地子網的四個子網路由器(router)相連。
[0014]實施例三:本實施例以最簡單的網絡拓撲結構4*4的mesh網絡為例，闡述本發明跨域直連大規模片上晶片互聯結構的設計思想。網絡中的每一個節點連接著一個資源和與其相鄰的路由器。這裡與其它片上網絡結構不同的是每個資源不是通過一個網絡接口(NI)連接著相應的路由器，這個路由器是直接嵌入在資源當中的，與資源中的內部路由器相連接的，這裡我們為了方便觀察將它畫到外面來。這裡所謂的資源，是具有網絡互聯結構的晶片。路由器與路由器之間是由一對輸入和輸出的通道連接。通道是由兩條單向的點對點總線組成。
[0015]主網中的資源內部結構我們同樣選用直接網絡中最簡單的網絡拓撲結構4*4的mesh網絡。晶片中每一個節點連接著一個資源和與其相鄰的路由器，每個資源通過一個網絡接口(NI)連接著一個路由器。這裡的資源可以是一個處理器核，內存，一個用戶自定義硬體模塊或其它與NI接口匹配的IP核。與普通的4*4的mesh網絡拓撲結構相比主要是多了一個中間路由器，這個路由器就是圖1所示的主幹路由器。它除了與片外的相鄰路由器直接相連外，還與晶片內部中心的四個路由器相連。同樣，路由器與路由器之間是由一對輸入和輸出的通道連接。通道是由兩條單向的點對點總線組成。
[0016]本發明跨域直連大規模片上晶片互聯方法，主網和子網的拓撲結構可以根據需要進行變化。相鄰位置的本地子網之間，通過本地子網的路由節點(router)直接連接，把相鄰的不同計算域資源內的本地計算節點(IP)之間連接起來。
[0017]實施例四:本實施例公開了一種實現前述跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，由於在這種網絡拓撲結構中，主網和子網的拓撲結構可以根據需要進行變化，因此，在這種網絡拓撲結構中，傳輸的數據包在單一晶片內傳輸的數據包基礎上增加了主網地址，所述的路由算法是:
對於片上晶片互聯結構中的每一個本地計算域資源(P)，當數據包從源地址發送出來時首先要判斷它的目的地址是否在本晶片內，即是否在本子網內，如果是，則採用適合於子網的路由算法傳遞數據包；
如果不在子網內，則首先將數據包發送到與外部網絡相連的路由器，而後在路由器中讀取目的地址中的主網地址，根據主網的路由算法，將數據包發送到目的地址所對應的子網中；然後根據數據包中子網的目的地址，通過子網的路由算法將數據包發送到目的地址；
主網的路由算法沿用X-Y路由算法，子網的路由算法使用添加了主網選路的X-Y路由算法。
[0018]實施例五:參見圖3、圖4。本實施例實現跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，在實施例四的基礎上，進一步詳細給出了對應的主網路由算和子網路由算法。
[0019]在子網中我們使用添加了主網選路的X-Y路由算法，且路由器的XY坐標如圖3所示。我們把與外部路由器相連的路由器的坐標設為(0，0)，並以此為中心節點對它周圍的路由器的地址進行標註。當數據包進行傳遞時首先應判斷目的地址的主網號是否與當前所在子網的主網號一致。如果一致，則使用不加修改的X-Y路由算法進行數據包的傳遞。如果不一致，則按照X-Y路由的方式選擇最短路逕到達(0，O)節點。
[0020]具體舉例來說，發送的數據包的源地址為{(1,0), (-2，1)}，目的地址為{ (3,3),(2，-2)}，其中(1，0)和(3，3)是主網地址，(_2，1)和(2，_2)是子網地址。首先根據目的主網號(3，3)可知目的地址不在當前的子網(1，0)中，所以要通過子網路由算法將數據包傳輸到連接主網的路由器，如圖3所示:在子網中的路由為(_2，1) —> (-1,1) —> (-1，O) —> (0,0)o (0，0)為連接主網的路由器，它在主網的地址為(1，0)。
[0021]將數據包傳輸到主網中後，根據主網的X-Y路由算法將包送到主網目的地(3，3)，如圖4所示。
[0022]在主網中的路由為(1，0)—> (2,0) —> (3,0) —> (3,1) —> (3,2) —> (3，
3)。(3，3)對應的路由器在子網中的地址為(0，0)。
[0023]當數據包進入到目的主網(3，3)中後，按照主網的路由算法將數據包傳輸到目的地址(2，-2)中。
[0024]如圖3 所不(O,O) —〉(I, -1) —〉(2, -1) —〉(2, _2),這樣就完成了一次數據包從源地址為{(1,0), (-2，I)}到目的地址為{ (3,3),(2,-2)}的傳遞。
【權利要求】
1.一種跨域直連大規模片上晶片互聯方法，在具有網絡互連結構的晶片片上網絡結構設計中，針對目前片上網絡結構中各節點對等連接在一起，無法適應節點本地化計算、數據本地化存儲的實際需求的問題，採取如下步驟: 1)在對等節點位置，實例化一個本地子網，加上連接到本地子網的本地計算節點，作為一個本地計算域； 2)同時，在相鄰位置的本地計算域之間，通過本地子網的路由節點直接連接，構建片上網絡結構的主網，以加快不同的本地計算域之間的通信效率。
2.根據權利要求1所述的跨域直連大規模片上晶片互聯方法，其特徵是:對等節點位置的每一個本地子網包含一個本地計算域資源和與其相鄰的路由器，每個本地計算域資源通過一個網絡接口連接著一個主幹路由器，這裡的本地計算域資源為處理器核、存儲器或者用戶自定義的硬體模塊，所述主幹路由器與主網的相鄰路由器直接相連，同時與本地子網的四個子網路由器相連。
3.根據權利要求2所述的跨域直連大規模片上晶片互聯方法，其特徵是:相鄰位置的本地子網之間，通過本地子網的路由節點直接連接，把相鄰的不同計算域資源內的本地計算節點之間連接起來。
4.一種實現權利要求1所述跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，由於在這種網絡拓撲結構中，主網和子網的拓撲結構可以根據需要進行變化，因此，在這種網絡拓撲結構中，傳輸的數據包在單一晶片內傳輸的數據包基礎上增加了主網地址，所述的路由算法，其特徵是: 對於片上晶片互聯結構中的每一個本地計算域資源，當數據包從源地址發送出來時首先要判斷它的目的地址是否在本晶片內，即是否在本子網內，如果是，則採用適合於子網的路由算法傳遞數據包； 如果不在子網內，則首先要將數據包發送到與外部網絡相連的路由器，而後在路由器中讀取目的地址中的主網地址，根據主網的路由算法，將數據包發送到目的地址所對應的子網中；然後根據數據包中子網的目的地址，通過子網的路由算法將數據包發送到目的地址； 主網的路由算法沿用X-Y路由算法，子網的路由算法使用添加了主網選路的X-Y路由算法。
5.根據權利要求4所述的跨域直連大規模片上晶片互聯結構的路由算法，其特徵是:子網中使用添加了主網選路的X-Y路由算法，把與外部路由器相連的路由器的坐標設為(0，0)，並以此為中心節點對它周圍的路由器的地址進行標註，當數據包進行傳遞時首先應判斷目的地址的主網號是否與當前所在子網的主網號一致，如果一致，則使用不加修改的X-Y路由算法進行數據包的傳遞；如果不一致，則按照X-Y路由的方式選擇最短路逕到達(0，0)節點。
【文檔編號】H04L12/931GK104052663SQ201310080008
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月14日 優先權日:2013年3月14日
【發明者】韓國棟, 張興明, 張效軍, 劉勤讓, 張帆, 賀濤, 沈劍良, 曾威, 朱珂 申請人:中國人民解放軍信息工程大學