[发明专利]一种保障服务质量的片上网络路由方法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络技术领域，特别涉及一种保障服务质量的片上网络路由器设计方法。

背景技术

在大规模复杂SoC设计中，如何有效地连接片上资源，包括处理器、控制器、存储器等异构IP核，是影响片上系统性能的关键因素。针对传统总线在复杂SoC的IP核互连中存在的全局连线长、可扩展性差等问题，欧美一些研究机构提出了一种全新的以通信为中心的片上系统通信结构—片上网络（Network on Chip，NoC）。片上网络NoC采用基于数据包的传输方式，为模块之间的互连提供高效、可靠、灵活的通信架构，成为解决复杂SoC设计中全局互连与通信问题的有效方案。

作为解决复杂SoC的片上通信问题的先进方案，片上网络设计要求达到高吞吐量，低延时等通信性能目标。一个面向特定应用（如，航空电子系统应用）的片上网络，从拓扑结构的选择、数据传输协议的制定、交换与路由策略的设计等各个过程都拥有巨大的灵活性，不同的片上网络设计在性能上存在巨大差异。

现有的片上网络技术中，路由器节点设计方法比较丰富，由于各种不同的目的产生了多种优化算法。经对现有技术文献的检索发现，公开号为CN101540786A，公开日为2009年9月23日（申请号：200910097646.5）的专利文件公开了一种面向外设需求的片上网络通讯优化方法，将NoC针对不同IO需求，将NoC分割成多个逻辑独立的网络，平衡外部IO与内部线程任务的通讯流量。通过地理位置的差异性，通过合适的节点位置设计，任务映射方式，优化片上网络通讯。

公开号为CN10238780A，公开日为2012年3月21日（申请号：201110321491.6）的专利文件公开了一种片上网络虫洞路由容错方法，该方法通过判断关键数据包，对每个数据微片（data flit）发送两次或两次以上，接收时进行奇偶校验和双模冗余校验，将正确结果提交给NI接口。

上述现有技术中存在以下缺陷：片上网络路由器的容错手段采用冗余数据传输，通信效率不高；片上网络没有通过路由器节点本身的专用通道设计来提供服务质量保证（QoS），特别是对于航空电子的应用，实时性难以保证；采用普通奇偶校验，纠错能力不强。因此需要一种提供QoS的片上网络路由器，采用ECC编码以及专用通道，进行可靠并且实时性强的数据传输，达到机载系统中IP核集成应用的实际需求。

发明内容

为克服现有技术未设计专用通道来保证关键数据包在片上网络中得到快速响应的服务，未采用纠错编码来提高传输可靠性等缺陷，本发明的目的在于提供一种保障服务质量的片上网络路由方法，基于结合虚拟通道（VC）与专用通道的优点，提供低延时、低抖动的网络通信，并采用改进的确定性路由算法，使得多个机载IP核之间可以建立灵活的Mesh网络，进行无死锁的通信。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种保障服务质量的片上网络路由方法，该方法包括以下步骤：

在网络接口端：

a)IP核将数据包发送到网络接口，由网络接口把数据包封装成符合传输约定的数据帧，数据帧结构为头微片，数据微片以及尾微片，所述头微片中包含一个关键数据包字段；

b)在头微片的关键数据包字段中指明本次数据传输是否关键数据包；

c)将数据包发送到路由器；

d)从路由器接收数据，去除数据包格式然后将消息发送到IP核；

在路由器端：

e)路由器的输入端口接收数据包，对头微片中关键数据包字段进行识别，如果是关键数据包，路由器采用专用通道传送；如果不是关键数据包，使用正常的虚拟通道传送；

f)根据目的地址及路由算法，将数据包发送到下一路由器或者网络接口。进一步，所述步骤b中，还包括网络接口对关键数据包在数据微片后附加校验码，所述步骤d中还包括网络接口对关键数据包的校验码进行解码并验证数据是否正确，如错误则丢弃放数据包并要求重新发送。

优选地，所述校验码使用ECC编码，采用汉明码，可以检查出数据传输中同时出现2bit的错误，并丢弃该数据包重新传送，可以纠正数据传输中出现的1bit错误。

优选地，所述路由算法为当目的节点在当前节点的北边时，采用XY路由算法，即沿着先X方向传输，再Y方向传输当目的节点，当目的节点在当前节点的南边时，采用YX路由算法即沿着先Y方向传输，再X方向传输。