[发明专利]基于标准正交基的CDMA片上网络架构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于标准正交基的CDMA片上网络架构及其实现方法。

背景技术

随着单个芯片上集成的处理器数量增加，多处理器系统已经越来越多地使用片上网络（Network-on-Chip，NoC）架构来解决处理器间通信量大以及通信延迟高的问题。

现有的片上网络架构主要包括为基于缓存方式的传统片上网络架构，该种片上网络架构能够解决节点之间数据通信量的问题，并能够提升一定的数据传输延迟，但是对两个节点之间的数据传输，无法保证数据传输延迟的稳定性，也就是，节点间的传输延迟是一个变量，并且受到网络拥塞情况的影响。因此，基于缓存方式的片上网络不适用于要求保证稳定传输延迟的通信应用，即无法满足通信应用在服务质量QoS（Quality of Service）上的要求。

为了保证服务质量，一种基于码分复用CDMA（Code Division Multiple Access）技术的片上网络架构被提出。在码分复用片上网络架构中，各个发送节点模块在发送数据前先使用不同的正交码字对数据进行编码，然后转发模块将编码后的数据叠加起来，最后将叠加信号通过共享信道传输到各个接收模块。由于编码码字的正交性，原始数据可以在接收节点通过使用对应的正交码字解码叠加信号来获得，由于使用共享的传输信道，节点间的数据传输不会产生拥塞，所以在码分复用片上网络架构中，节点间的数据传输延迟是一个常数，因此，使用基于码分复用的片上网络技术可以满足通信应用对服务质量的需要。

然而，基于码分复用技术片上网络架构虽然在服务质量和数据传输延迟上有着良好的性能，但是由于当前的码分复用片上网络架构一般都采用Walsh码来对数据进行编码，所以存在着如下的缺陷：N比特长度的Walsh码只能提供N-1个可编码码字，并且N=2ⁿ，其中n是整数，且n>1，所以使用Walsh码很容易导致码字利用低和资源浪费的问题。例如，由于16比特长度的Walsh只能提供15个可编码码字，因此，16个节点的NoC系统，需要32比特长度的Walsh码来进行编码，最后导致16个编码码字将被浪费；当扩展传输数据位宽时，Walsh编解码模块消耗的面积和功率增长很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于标准正交基的CDMA片上网络架构及其实现方法，主要解决现有技术中存在的片上网络架构无法在确保传输质量和传输效率的同时减少资源浪费和减小功耗的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于标准正交基的CDMA片上网络架构，包括集成在一起的网络转发模块和仲裁模块，分别通过网络节点与网络转发模块和仲裁模块相连的两个以上处理单元。

具体地说，所述两个以上处理单元分别连接有与网络节点相连的网络节点接口，所述网络节点包括与网络节点接口双向连接的数据缓冲模块，与数据缓冲模块双向连接的数据收发模块，所述数据收发模块与网络转发模块和仲裁模块双向连接。

作为优选，所述处理单元为通用微处理器、硬件加速核或DSP处理器。

基于上述器件模块，本发明提供了一种基于标准正交基的CDMA片上网络架构的实现方法，包括以下步骤：

（1）在两个以上处理单元上分别设置网络节点接口，将各处理单元的网络节点接口分别通过一网络节点连接到同一个网络转发模块和仲裁模块上，且将网络转发模块与仲裁模块集成于一起；

（2）处理单元间进行数据传输时，进行数据发送的处理单元通过与其相连的网络节点接口将待传输数据和目的处理单元地址发送至与其相连的网络节点，在经过仲裁模块允许之后由网络节点将数据传输至网络转发模块进行处理，然后将经处理后的数据发送至与目的处理单元相连的网络节点，目的处理单元则通过其上的网络节点接口进行数据接收。

所述步骤（2）具体包括以下步骤：

（2a）与进行数据发送的处理单元相连的网络节点在接收到处理单元的数据发送指令时向仲裁模块发起输出申请； 

（2b）仲裁模块判断该时刻相应的目的处理单元是否只接收到一个数据传输请求，若是则允许网络节点将数据传输至网络转发模块进行编码和融合，之后将编码和融合后的数据传输至与目的处理单元相连的网络节点；若否则根据时间片轮转算法挑选允许输出节点，同时分别将仲裁结果发送至进行数据发送的网络节点和进行数据接收的网络节点，之后得到仲裁允许的网络节点进行数据输出，进行数据接收的网络节点根据仲裁结果配置对应的接收正交码字，并进行数据接收；

（2c）进行数据接收的网络节点接收到数据后进行译码和还原。