[发明专利]面向静态XY路由算法的二维网格NoC路由器优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路由器优化设计方法，具体地说是一种面向静态XY路由算 法的二维网格NoC路由器优化设计方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的快速发展，系统芯片(System-on-Chip，SoC)逐渐成 为微电子领域关注的焦点。然而，随着芯片所能集成的晶体管数目越来越为庞大， 电路本身也变得越来越复杂，此时，片上通信问题成为集成电路设计的新瓶颈， 为此，NoC这一概念被人们提出，并受到业界广泛的关注。

NoC(Network-on-Chip，NoC，片上网络)的核心思想是将计算机网络技术 移植到集成电路设计中来，从体系结构上彻底解决片上通信的瓶颈问题，并同时 解决全局时钟同步问题。它充分借鉴了分布式计算机系统的通信方式，用路由和 分组交换技术替代传统的总线通信方式。由一系列通讯节点组成的结构化网络互 连可以更好地控制连线的电气特性，提供更高的带宽，并能够支持多重并行通信。

二维网格架构NoC及其通讯节点如图1(a)、(b)所示，它由资源节点(Resource)、 通讯节点(Router)、通道(Channel)和网络接口(Network Interface)组成，而通讯 节点本身则由若干对输入、输出通道组成，在本架构中，其通道数为5对，即东 (E)、南(S)、西(W)、北(N)以及本地(L)通道。

因此，作为NoC关键部件的通讯节点设计，即路由器的设计在整个系统设 计中显得尤为重要，其设计的优劣将直接影响整个NoC系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向静态XY路由算法的二维网格NoC路由器优化 设计方法，该方法中对路由器各输入通道及输出通道分别进行优化设计，并根据 其在网格中所处位置的不同，采用通讯节点异构设计，满足整个系统对通讯性能 的要求，提高了NoC系统中通讯网络的最大工作频率，降低了硬件开销。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种面向静态XY路由算法的二维网格NoC路由器优化设计方法，其特征 在于该方法根据二维网格结构NoC中静态XY路由算法的特点，对路由器中各 输入通道及输出通道分别进行优化设计，并根据路由器在网格中所处位置的不 同，采用通讯节点异构设计，具体如下：

对于输入通道，南、北方向的输入通道不向东、西方向的输出通道发出请求， 且任一输入通道都不产生回传请求；网络中的数据包首先沿着X方向传输，当 到达目标节点所在列时再沿着Y方向传输，直至目标节点，并且不允许数据包 沿180度方向回传；网络中的节点通过比较数据包的目标地址与自身地址以选择 向某一输出通道发出传输请求；在输入通道中，对于南、北方向输入通道的路由 单元简化为一次逻辑比较；对于本地输入通道的路由单元简化为两层逻辑比较； 对于东、西方向输入通道的路由单元为三层逻辑比较；

对于输出通道，用作东面或西面的输出通道支持2个输入请求，用于南面、 北面和本地的输出通道支持4个输入请求；

路由器位于网格不同位置时通道数不同，采用异构设计，位于网格中央为5 对输入输出通道，网格边缘为4对输入输出通道，网格拐角处为3对输入输出通 道。

本发明中，输入通道包括缓冲器和路由单元，路由单元从缓冲器提取包头， 缓冲器分为两种：IB0和IB1，其中，IB0使用异步时钟实现，用于本地输入通 道中；IB1使用相同时钟，用于东、西、南、北输入通道。每个输入通道中的缓 冲器深度均通过参数进行配置；状态控制器根据输出通道的响应情况对缓冲器的 读操作进行控制。

输出通道包括仲裁器、多路选择器和输出控制器，有两个以上输入通道同时 向同一输出通道发出请求时，输出通道根据仲裁器的仲裁结果有选择地响应请 求；仲裁器采用轮转优先级仲裁机制，当其检测到包头标志时，表示数据包传输 开始；当检测到数据包结束标志时，表示当前数据包传送结束，并开始新一轮仲 裁；多路选择器根据仲裁器的仲裁结果选择某一路数据输出；输出控制器根据仲 裁结果和下游通道的状态控制数据的输出。

本发明面向实际应用，对于最常见的基于静态XY路由算法的二维网格结构 NoC路由器设计提出了一种有效的优化方法，其有益效果是：提高了NoC路由 器最大工作频率，减少了硬件开销，对改善NoC整体通讯性能有着积极良好的 应用价值。

附图说明

图1(a)是NoC整体架构示意图；

图1(b)是NoC中通讯节点示意图；