[发明专利]一种双层片上网络装置及其核间通信自动调度方法

说明书

本发明公开了一种双层片上网络装置及其核间通信自动调度方法，装置包括：包/电路交换双层网络，和一个中央监控调度单元，双层网络具有相同的拓扑结构，在每个拓扑节点中均有互联通路，中央监控调度单元负责规划网络链路，并监控所有节点的状态。基于该系统的调度方法：中央监控调度单元接收核间通信请求，首先规划包交换链路，并检查其通信数据量，当数据量大于阈值时，调度单元规划电路交换链路，如果无法规划出完整的电路交换链路，就在断点之间规划包交换链路，这样组成混合链路；如果与断点相邻节点处有其他电路交换链路被释放，那么在两断点之间继续规划电路交换链路。本发明为减轻网路拥堵和延迟，提高通信效率，提供了一种方法。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种双层片上网络装置及其核间通信自动调度方法。

背景技术

随着半导体设计制造技术的迅速发展，单一芯片集成的功能越来越复杂。片上系统芯片(System on Chip,SoC)，是集成电路发展的必然趋势，其系统规模越来越大，并朝着多核化和异构化的方向发展，这对传统的基于总线的设计方法提出了挑战。片上网络(Network on Chip,NoC)作为一种新的设计方法，不仅具有良好的可扩展性，还提供了很好的并行通信能力，并且提供更好的时钟机制，可以解决基于总线的结构所导致的能耗、带宽等瓶颈，满足大规模集成电路发展对可扩展性、能耗、面积、可重用性、服务质量等方面的需求，是替代总线通信方式的理想方案。

片上网络主要有包交换网络和电路交换网络，他们各有优缺点：

包交换网络因具有大吞吐量和极好的可拓展性，而被广泛采用，但这些优点是以功耗和路由之间的延迟为代价的，尤其是在核间通信请求过于集中时，包交换网络功耗显著升高，并且网络堵塞导致延迟增大和延迟抖动。

电路交换网络因为预先建立好通信的独占链路，所以显著降低了功耗和通信延迟，提高了通信速率，但这也是以非常大的链路建立时间，和低的资源使用效率为代价的。对于大数据量的通信请求，链路建立时间可以由节省的通信时间抵消，但是这对小数据量的通信请求来说代价过大。

同时，电路交换网络的调度方法可以分为分布式和和集中式两种方法：

分布式调度方法依赖建链网络实现，源节点向目标节点发送探针信息，然后目标节点返回确认信息，从而建立链路，并且有针对探针信息被其他链路阻塞的情况下的应对机制。分布式调度方法可能遇到阻塞，阻塞后只能等待其他链路被释放，或者过于复杂以至于抵消掉电路交换网络的低功耗优点，或者过于简单以至于带来更低的资源利用率。

集中式调度方法通过中央节点监控调度电路交换链路，相对于分布式方法，在时间、功耗、效率上有更好的性能，但集中式方法会受限于线路带宽和处理速率的瓶颈。

所以，如何利用包交换网络和电路交换网络的优缺点，采用合理的调度方法，是片上网络系统设计的重要方向。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双层片上网络装置及其核间通信自动调度方法。

根据本发明提供的一种双层片上网络装置，包括：包交换网络、电路交换网络以及中央监控调度单元；

所述包交换网络和电路交换网络具有相同的拓扑结构，且所述包交换网络和电路交换网络中的节点通过互联通路一一对应相连，所述中央监控调度单元通过轻量级控制网络分别与所述包交换网络和电路交换网络的节点相连。

作为一种优化方案，每个所述包交换网络的节点对应为一个路由器；每个所述电路交换网络的节点对应为一个交叉开关。

作为一种优化方案，所述中央监控调度单元用于：响应自源节点接收的所述通信请求，根据所述通信请求中的目标节点信息以及当前包交换网络的节点状态为该源节点在包交换网络中规划第一通信链路，