[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

说明书

本发明涉及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，具体为：基于缓存再分配的层次化片上网络路由器含有输入模块、路由仲裁器和交叉开关模块，输入模块中含有输入缓存模块、地址译码器和端口控制器；首先判断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；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，完成数据包一次路由转发；本发明使得通信的效率高、性能好、实现成本低。

（一）、技术领域：本发明涉及一种路由器控制方法，特别是涉及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。

（二）、背景技术：随着片上系统（SoC）各单元间的数据通信量的迅猛增长，基于总线共享机制的传统SoC通信架构面临诸如全局同步导致功耗和时延大、分时通信导致通信效率低、地址空间有限导致可扩展性差等一系列问题，已无法满足芯片间持续增长的通信需求。为此，片上网络——Network on Chip（NoC）的概念应运而生。

片上网络（NoC）最根本的特点是采用“基于网络”的思想实现片上系统内部高效的数据通信及数据管理。但随着片上系统集成度的迅速提升，片上系统模块数量不断增加，这对基于片上网络的拓扑结构提出了新的挑战。其中，平面拓扑结构的NoC性能和可扩展性均受限于不断增加的跳步数量和节点距离，这很明显地影响了NoC端到端的延迟以及整体的吞吐性能。如何改进NoC平面拓扑结构，使其通信不过分受限于较多的端到端跳数并获得更低的延迟，是NoC研究最为急迫的问题。

层次化NoC结构是在平面结构的基础上使用层次化扩展设计的思想，将一些经典结构进行层次化互连，其实现难度比3D互连结构要低很多。因此，为解决较大规模片上网络通信问题，研究者开始从层次化的角度展开对片上网络的研究。

现有层次化结构大多是在Mesh结构基础上通过划分区域并进行层次化互连得到的，如图1所示为一种基于Mesh的层次化结构CHMesh。路由器是保证网络正常通信和整体性能的关键，传统路由器结构大多是基于Mesh结构进行设计，忽略了层次化结构中不同位置节点的区别。而在层次化NoC中，中间节点是进行层次化通信的关键枢纽，需要承担更多的路由转发工作。因此需要对中间节点路由器结构进行重新设计以提高网络整体性能。

在以CHMesh为例的层次化NoC结构中，中间节点不仅承担底层网络正常的东西南北方向以及本地端口的路由任务，同时还承担很大一部分向上转发的任务。因此中间节点数据包无论是向上路由，还是由上层网络向下路由，其输入缓存模块都极易出现队头阻塞情况。因此，传统的虫孔路由器结构已经不再适应中间节点路由需求，需要根据中间节点的通信要求优化设计路由器结构。

针对输入缓存队头阻塞问题，现有片上网络路由器结构主要采用两种方法克服：即虚通道技术和添加计时器信号方式。其中，虚通道技术是通过设置专门的虚通道技术来避免死锁的发生，该方法需额外增加1到2倍的逻辑门数，并且所需延迟增加近1倍，相应的功耗、面积和设计复杂性代价增大；添加计时器信号方式是在数据包中添加计时器信号，限制延迟超标情况的发生，但这种方式会导致网络丢包率增加，不利于NoC系统可靠性设计。

（三）、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供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，该网络路由器的控制方法使得通信的效率高、性能好、实现成本低。

本发明的技术方案：

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，该网络路由器