[发明专利]一种面向片上网络的永久故障容错路由控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机可靠性技术领域，尤其是一种面向片上网络的永久故障容错路由控制方法。

背景技术

随着半导体工艺与多核技术的发展，芯片集成度达到前所未有的高度，超复杂系统相继出现，传统的片上系统(SoC，System on Chip)体系结构及其相应的设计方法成为片上系统发展的瓶颈。为此业界提出了一种基于网络和路由通信的片上网络(Networks on Chip，NoC)体系结构，其核心思想是利用分组交换技术取代硬连线，实现各功能部件之间的高速通信，从体系结构上彻底解决总线架构带来的问题。但是随着芯片越做越小，集成度越来越高，芯片中的互联线对串扰、耦合噪声、电磁干扰和工艺不稳定等深亚微米噪声源日益敏感，片上网络通信中会出现数据失效或功能部件失效等硬件故障，如：路由失效、链路失效等，这大大降低了通信的可靠性和稳定性，从而影响了NoC的性能。因此，片上网络必须采用容错机制来保证片上网络的通信可靠性。

片上网络是片上系统发展到一定程度的产物，具有片上系统的特点，所以功耗是片上网络无法回避的问题。因此，在不考虑物理实现等工艺方面的要求，片上网络的性能主要表现在功耗、延时和容错性三个方面。片上网络的容错机制是利用网络拓扑结构和路由算法，在尽量不影响功耗、延时的情况下提高片上网络的性能，拓扑结构和路由算法是片上网络容错设计的基础。

发明内容

为了克服已有的片上网络容错机制的平均传输延迟较大、峰值功耗较大、NoC性能较低的不足，本发明提供一种有效降低平均传输延迟和峰值功耗、提高NoC性能的面向片上网络的永久故障容错路由控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向片上网络的永久故障容错路由控制方法，所述路由控制方法包括以下步骤：

1)确定一次通信的数据发送量，然后利用邻居置换元素优先级规则进行第一跳洪泛路由选择，具体过程如下：

首先，给出节点元素位置定义，节点的内部元素位置就是元素在节点中的排列位置，外部元素分为两种，当外部元素存在于目的节点中，其位置定义为0，如果外部元素不存在与目的节点中，则定义为-1；

然后，根据排列环生成规则得到排列环组合，第一步是对内环进行优先级计算，根据首节点首元素是否相同我们确定最高优先级，然后根据内环排列依次优先级减1；接着是外环，利用到外环元素优先级规则，如果a的外部元素存在于目标节点b中，根据这些外部元素在b排列中的位置划分优先级，从b排列最后一个元素开始，如果首次碰到一个外部元素，则记录该元素在优先级表中，并给这个元素映射优先权值为内环元素最低优先级元素值减1，直到b的第一个元素结束，其中碰到外部元素，则添加到优先级表中，同时较上一个外部元素的权值减1；

2)第一条之后的路由选择利用(n，k)-star graph节点排列环外部元素优先级规则选择确定性路由，其中S_n，k就是指(n，k)-star graph，是一个无向图，顶点由<n>中取k个数的全排列构成，n和k为两个整数，且1≤k＜n；a、b分别表示两个不同的节点，在S_n，k上，从a＝a₀a₁...a_k-1到b＝b₀b₁...b_k-1的随机路由通信过程如下：

(2.1)首先，根据邻居置换元素优先级规则得到a₀除外的a中与其邻居相关的元素的优先级表，并计算出通信可靠阈值K_min，同时生成K_min份数据拷贝；

(2.2)根据信息标志位判断是否为首次转发，如果是则进入(2.3)，如果不是则进入(2.4)；

(2.3)根据(2.1)的K_min值，从优先级表中得到K_min个邻居置换元素，即优先级从高到低依次选取，节点a分别向K_min个置换元素通过与节点a元素置换所得的邻居节点信息拷贝发送；

(2.4)根据信息中目的节点信息，生成排列环外部元素优先级表；

2.4.1)如果a₀＝b_i，i≠0，那么将a₀到第i个位置元素置换；如果置换后节点为坏点，则将a₀与任意一个不包含a₀的内环的任意元素置换；