[发明专利]支持异步传输的阵列处理系统及其时钟管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其是一种支持异步传输的阵列处理系统及其时钟管理方法。

背景技术

阵列处理系统是为了应对任务处理性能的不断提高和任务算法的快速变化而出现的，片上网络互联的处理器阵列具有更加灵活的资源调度能力。通过并行的执行程序，处理能力得以提高。在阵列系统和片上网络的设计中，功耗是非常突出的设计挑战。这些芯片系统的设计规模非常大，在阵列处理能力提高的同时，功耗的管理成为了设计的难点，已有的同步时钟方案难以控制快速增长的功耗。尤其在深亚微米设计中，高频时钟产生的功耗占很大的比重。在一些典型的深亚微米设计中时钟的功耗占设计总功耗的40％-60％。对于全同步的超大规模设计，时钟传播分配电路需要消耗大量功耗和电路面积，给设计带来困难。

发明内容

本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种支持异步传输的阵列处理系统，它能够有效降低集成电路功耗。

本发明的另一目的就是提供一种全局异步局部同步的时钟管理方法，用于该阵列处理系统，能实现有效的功耗控制。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种支持异步传输的阵列处理系统，包括互联的至少一对数据发送方和数据接收方，所述数据发送方和数据接收方都分别包括为其自身提供时钟的时钟电路，所述数据发送方和数据接收方之间按照异步通信方式收发数据。

优选地：

所述数据接收方包括数据输入缓存装置，所述数据输入缓存装置的数据写入端采用所述数据发送方的时钟，所述数据输入缓存装置的数据读出端采用所述数据接收方的时钟。

所述数据发送方也包括数据输入缓存装置，所述时钟电路包括时钟发生器和任务强度检测模块，所述任务强度检测模块的输出端与所述时钟发生器相连，为所述时钟发生器提供时钟配置信息，控制所述时钟发生器的工作。

所述任务强度检测模块的检测端至少与其所在方的数据输入缓存装置相连，用于检测所述数据输入缓存装置的缓存状态，并根据检测结果向所述时钟发生器提供时钟配置信息，控制所述时钟发生器的时钟频率。

所述缓存状态选自下列内容：缓存空、缓存将空、缓存半满、缓存将满、缓存满、特定数目的存储状态阈值以及缓存中的真实数据量。

所述数据发送方的任务强度检测模块的检测端分别与所述数据接收方的数据输入缓存装置的满信号输出端、恢复信号输出端和所述数据发送方的数据输入缓存装置的空信号输出端、数据负载强度信号输出端相连；所述任务强度检测模块在检测到所述满信号时，控制所述数据发送方的时钟发生器停止工作；所述任务强度检测模块在检测到所述恢复信号时，控制所述数据发送方的时钟发生器重新工作；所述任务强度检测模块在检测到所述空信号时，控制所述数据发送方的时钟发生器停止工作；所述任务强度检测模块在检测到特定强度的数据负载时，根据负载强度动态调整时钟发生器的时钟频率。

所述数据输入缓存装置为异步先入先出缓存器。

所述数据发送方为处理单元或通信节点，所述数据接收方为处理单元或通信节点。

一种全局异步局部同步的时钟管理方法，用于支持异步传输的阵列处理系统，包括如下步骤：

A1、为阵列处理系统中的各个处理单元配置独立的时钟域；

B1、各个处理单元按照其各自所属时钟域的时钟运行，且所述处理单元之间按照异步通信方式收发数据。

优选地：

所述步骤A1之后还包括对各个处理单元的时钟进行调整的过程，其包括以下步骤：

A11、对各个处理单元的当前任务强度进行检测；

A12、根据检测结果生成时钟配置信息；

A13、根据相应的时钟配置信息调整处理单元的时钟振荡频率。

各处理单元设置有数据输入缓存装置，所述步骤A11中，所述当前任务强度的检测通过读取和判断所述数据输入缓存的缓存状态来实现。

本发明有益的技术效果是：

本发明中，各处理单元均设置了提供独立时钟的时钟电路并按照其独立时钟运行，各处理单元之间按照异步通信方式收发数据，各处理单元内部工作在同一时钟频率下，同时，还对连接处理单元的通信节点设置提供独立时钟的时钟电路，通过对各处理单元和通信节点设置不同的时钟域，本发明阵列处理系统支持全局异步局部同步的时钟方案，这样，各处理单元和通信节点均可按照与其工作任务相适应的时钟频率进行工作，从而达到有效降低功耗的目的。