[发明专利]基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的控制方法

权利要求书

1.一种基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的控制方法，其特征是：基于缓存再分配的层次化片上网络路由器含有基于缓存再分配的输入模块、路由仲裁器和交叉开关模块，基于缓存再分配的输入模块中含有输入缓存模块、地址译码器和端口控制器；基于缓存再分配的层次化片上网络路由器有6个输入端口和6个输出端口，6个输入端口分别对应北向、东向、南向、西向、向上和向下六个方向，6个输出端口也分别对应北向、东向、南向、西向、向上和向下六个方向；

首先判断当前输入缓存模块是否有数据包，然后根据数据包flit类型进行路由，数据包flit类型含有head flit数据包、body flit数据包和tail flit数据包；

地址译码器首先对输入缓存模块中可转发的head flit数据包进行地址解析，确定路由目的地址，然后依据路由算法向相应端口对应的仲裁器发出请求；

一旦接收到仲裁器的响应信号，在判定下一级节点输入缓存有空闲之后，端口控制器将控制交叉开关模块把数据包flit从输入缓存模块转发至对应的输出端口，从而完成数据包一次路由转发；

所述输入缓存模块在保证输入缓存模块空间大小不变的前提下添加辅助缓存方式，用于缓解输入缓存模块头阻塞的发生；在保证缓存大小基本不变的前提下，将原有缓存区划分为一个主缓存区和一个可回环的辅助缓存区，主缓存区和辅助缓存区共同完成输入缓存任务，辅助缓存区用于暂存无法迅速转发至目的输出端口的数据微片，该数据微片既可以回环至主缓存区的输入端，又可以直接通过辅助缓存区正常进行路由；同时，为每个缓存队列头处设置一个计数器单元，用于记录数据微片等待时间，通过设置计数上限值来判别队列头数据微片是否被阻塞；

所述交叉开关模块实现路由器输入、输出端口之间的正确互连，交叉开关模块在仲裁器的输出控制下将数据微片从输入缓存模块转发至对应的输出端口；为避免层次化结构中出现的底层网络与上层网络之间的死锁情况，路由器的输入端南向、东向不允许输出到向上端口，输入端向上则不允许输入到南向和东向。

2.根据权利要求1所述的基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的控制方法，其特征是：所述输入缓存模块的工作过程如下：

（1）当网络拥塞情况较轻或者主缓存区无阻塞情况发生时，数据微片在主缓存区和辅助缓存区中进行正常缓存和转发；

（2）当网络拥塞情况加重或者辅助缓存区中的微片被阻塞时，限制数据微片在主缓存区和辅助缓存区中进行缓存和转发，缓存区产生通道流控信号告知上一级节点暂缓数据输入，直至之前辅助缓存区中被阻塞的数据微片全部重新进入到主缓存区中；

（3）当辅助缓存区中的阻塞微片被全部送至主缓存区尾部以后，主缓存区队头处的微片将根据后面的路由和仲裁模块决定将数据微片传送至交叉开关或者辅助缓存区中，否则微片将沿着包头微片的路径进行转发；

（4）在路由过程中会出现一种极端情况，即辅助缓存区和主缓存区队头均被阻塞，同时主缓存区中缓存已满，此时主缓存区和辅助缓存区将继续等待，完成两个缓存区队列头的微片路由。

3.根据权利要求1所述的基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的控制方法，其特征是：所述仲裁器根据链路的占用情况和一定的优先级顺序，选择一个合适端口进行路由，采用普通轮询仲裁机制来平衡链路之间的端口请求冲突，当多个输入端口对同一输出端口发出转发请求时，根据输入缓存的占用情况依端口顺序依次选择某一输入缓存中的的数据微片进行路由；

基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的每个输出端口对应一个仲裁器，每个采用轮询仲裁调度算法的仲裁器的输入由路由器的输入缓存数决定，基于缓存再分配的层次化片上网络路由器的每个输入端对应一个仲裁请求信号，作为仲裁器的输入。