[发明专利]基于动态路由表的片上网络拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络拥塞控制方法领域，具体涉及一种基于动态路由表的片上网络拥塞控制方法。

背景技术

片上网络(network-on-chip，Noc)是在原有的片上系统(system-on-chip，Soc)通信方式上发展而来，是一种全新的片上通信机制。原有的片上系统是基于总线传输的方式，难以满足现在的网络传输需求，因此借鉴于计算机网络，产生了片上网络。基于片上网络(NoC)的系统能更好地适应在未来复杂多核片上系统(SoC)设计中使用的全局异步局部同步的时钟机制，在性能上显著优于原总线方式的片上系统。2D mesh拓扑片上网络是由m行×n列的路由节点共同构成的二维路由矩阵，是具有普遍代表性的片上网络基本形式之一。

然而，基于片上网络(NoC)的系统同样会受到网络拥塞的困扰，基于基础X-Y传输规则所造成的网络拥塞状况已经是片上网络发展的瓶颈，如果不能很好地控制网络拥塞，网络吞吐量将随网络拥塞的增加而急剧缩小。

目前，提高2D mesh拓扑片上网络吞吐量和控制网络拥塞状况的主要手段以拥塞避免路由算法为主，这些现有的拥塞避免路由算法通常在每次决策前都要进行实时的相邻节点的拥塞状况查询，之后计算并筛选出网络拥塞度最佳的临近节点，再根据计算结果选择下一跳交付地址，从而完成路由选择过程。

但前述这些现有的路由算法很少采用路由表的调度和决策方式，而是通常仅仅根据自己的缓存占用量来决定传输的方向，其缺点主要体现为：每次报文交付前都需要查询邻近节点的拥塞度，这样产生了查询时延。查询到邻近节点拥塞度后，又要通过路由选择算法根据不同路径的拥塞度值比较运算，这样再次产生了计算时延，并加大了路由节点自身处理器的计算压力，也加大了在处于运算状态下的当前路由节点发生拥塞的可能性。查询到的拥塞度只是相邻节点的区域局部拥塞度，因此其决策过程无法体现全局意识。根据区域拥塞度所产生的路由结果并不能很好地反馈全局状况，因此，其根据区域拥塞度所求解的局部最优路径结果未必是全局的最佳路由结果。

发明内容

为了解决现有的拥塞避免路由算法没有可以自行更新的动态路由表，其通常在每一次决策前都要进行实时的相邻节点的拥塞状况查询和根据不同路径的拥塞度值比较筛选运算，若将现有拥塞避免路由算法直接应用于片上网络将导致各个路由节点的数据处理量累计增大，节点之间的交互读写过于频繁，同时伴随着各节点的运算周期逐渐加长，拥塞风险依然会同步累计并最终爆发。此外，现有的拥塞避免路由算法根据其区域拥塞度所求解的局部最优路径结果并非全局的最佳路由结果的技术问题，本发明提供一种基于动态路由表的片上网络拥塞控制方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

基于动态路由表的片上网络拥塞控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：定义的基础的X-Y传输规则：

在2D mesh拓扑的片上网络上，由m×n个路由节点组成的矩形阵列栏目上的每一个路由节点都具有自己的唯一坐标，设任意一个路由节点A的坐标值(x,y)，另外一个任意路由节点K的坐标值(p,q)，则从节点A(x,y)始发并去往节点K(p,q)时，其遵循如下的基础规则：

当节点A(x,y)与K(p,q)的横坐标和纵坐标均不相同时，A(x,y)总是忽略纵坐标上的差值，并优先选择能使横坐标差值的绝对值缩小的那一个横轴上的邻近节点作为下一跳时的交付地址；

当节点A(x,y)与K(p,q)的横坐标相同但纵坐标不相同时，A(x,y)总是优先选择能使纵坐标差值的绝对值缩小的那一个纵轴上的邻近节点作为下一跳时的交付地址；

步骤二：给m×n的2D mesh拓扑片上网络定义动态路由表的自更新规则，其具体包括如下子步骤：

步骤2.1：分别定义动态路由表的自更新变量，包括如下子步骤：

步骤2.1.1：定义动态路由表的内容：

动态路由表中横向的每一行条目均包括四列栏目，各列栏目所记录的内容分别为平均拥塞度Acd、目标地址、下一跳地址和总跳数T₁；动态路由表中的每一行条目均与片上网络中的一个路由节点唯一对应，并且该行条目内的四列栏目内容的初始值均为空；