[发明专利]2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络容错路由方法领域，具体涉及一种2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法。

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。片上网络中每一个节点包含一个交换机和IP核。在2D-Mesh网络中，一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，片上网络的总带宽会大大增加。并且如果某个路由器发生故障，信息由其他路由器通过备用路径传送，所以这种mesh片上网络结构稳定性强。

然而，一个路由器出现故障，失效的路由器是不能用的，因此这时候，片上网络已经被修改并形成不规律的新拓扑结构。如果路由算法按原有公知的X-Y初始路由方式而仅向失效的路由器继续发送数据包，片上网络将被阻塞，数据无法继续传递。因此，必须修改或重新配置路由算法以便适应新形成的片上网络拓补结构。设计一种适用于2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法成为亟待解决的研发课题。

目前，有人提出了使用虚拟信道来保证容错路由的无死锁特性，可以在一个有故障的路由或者有缺陷的区域之间使用虚拟信道按照某种路径发送数据包。但是此方法必须保证片上网络的硬件路由器成本非常低，需要额外的系统开销，片上网络日益增强的高复杂性和大面积的花费对于此方式效果不十分理想。

发明内容

为了解决现有使用虚拟信道来保证无死锁特性的容错路由算法成本高昂，无法满足片上网络日益增强的高复杂性和拓展需求，目前缺少适用于2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法以避免路由节点继续向已经拥塞或故障的邻近节点继续传递数据，进而造成片上网络长期被阻塞的技术问题，本发明提供一种2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

2D-Mesh拓补结构下的片上网络偏转容错路由算法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：给m×n的2D-mesh拓扑片上网络定义变量、全局路由器、基础的X-Y传输规则、边缘路由表和容错偏转决策模型，其具体包括如下子步骤：

步骤1.1：分别定义变量，包括：内部路由节点、边缘路由节点和ping命令的测试超时时间；

内部路由节点：在m×n的2D-mesh拓扑片上网络上的一个当前路由节点，若与该当前路由节点直接相连的其它路由节点共有四个，则将这类有四个邻近路由节点的当前路由节点称为内部路由节点；

边缘路由节点：在m×n的2D-mesh拓扑片上网络上的一个当前路由节点，若与该当前路由节点直接相连的其它路由节点的总数不大于三个，则将这类至多有三个邻近路由节点的当前路由节点称为边缘路由节点；

ping命令的测试超时时间：定义一个确定的时间常数T，当前路由节点对其它邻近路由节点进行ping测试命令时，若被测试的路由节点在时长为T的时间段内一直没有反馈，则将该被测试路由节点所在的路径判定为非通路；

步骤1.2：定义基础的X-Y传输规则为：

2Dmesh拓扑的片上网络上，由m×n个路由节点组成的矩形阵列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B的坐标值(p,q)，则从路由节点A(x,y)始发并去往路由节点B(p,q)时，其遵循如下的基础规则：

当路由节点A(x,y)与B(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路由节点作为下一跳时的交付地址；

当路由节点A(x,y)与B(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路由节点作为下一跳时的交付地址；

从路由节点A(x,y)始发并去往路由节点B(p,q)时，按上述基础X-Y传输规则所确定的总跳步数初始值T_初的表达式为：