[发明专利]附加请求数优先级的片上网络资源仲裁方法及仲裁单元

说明书

本发明公开了一种附加请求数优先级的片上网络资源仲裁方法，包括以下步骤：A：仲裁单元检测发起资源请求的各个头微片的请求标志位，若请求标志位为执行计数状态则对头微片的请求计数位执行加1操作；B：仲裁单元根据头微片的仲裁方式选择位以及请求计数位的值确定执行轮询仲裁C或请求数优先级仲裁D；C：仲裁单元按照顺序分配资源算法为各头微片分配虚拟通道和端口资源；D:仲裁单元以头微片的请求计数位的值作为优先级并进行排序，优先级最高的头微片优先得到虚拟通道和端口资源。本发明还公开了实现片上网络资源仲裁方法的仲裁单元。本发明解决片了上网络通信链路中不同位置的节点服务公平性问题，有利于提供低延时抖动的通信。

技术领域:

本发明涉及片上网络设计领域，具体涉及一种解决片上网络全局链路节点服务公平性的仲裁方法及仲裁单元。

背景技术:

片上网络(Network on Chip,NoC)技术的出现使单芯片可以集成数目众多的同构或异构IP核。异构IP核如内存、IO控制器可以作为共享资源供其它主IP核如CPU访问。当访问请求发生竞争和冲突时，片上路由器的的仲裁单元为多个输入请求分配虚拟通道(virtual channel,VC)和输出端口资源，其执行效率、公平性、复杂程度直接决定了NoC的性能。NoC中采用的仲裁方法有固定优先级仲裁(FPA)、可变优先级仲裁(VPA)、轮询仲裁(RRA)、加权仲裁(WRR)等。其中轮询仲裁因其简单易实现被较多NoC设计采用。轮询算法一般按请求、应答、授权三个步骤执行。在一个请求队列∑r_i里，每个成员(请求)都具有相同的地位，轮询算法在这组成员中顺序给予资源授权。轮询算法的资源分配是可预知的，每个请求被选择的机会是1/∑r_i，适用于集群中所有路由节点的处理能力和性能均相同的情况。但是，轮询仲裁只能在本地节点提供公平服务。当源节点发送的数据包沿着路由链路传播时，在未到达目的节点处的共享IP核之前，不断有其他源节点发送过来的数据包注入链路，距离共享IP核一个跳数的节点只需要经过一个路由节点的轮询仲裁，而距离共享IP核n个跳数的节点则需要经过n个路由节点的轮询仲裁，这会导致距离共享IP核远的节点得到服务的概率不断降低。

解决此问题并提供全局节点的服务公平性主要有两种方法，一是采用加权算法，根据节点当前的负载状况(即权值)来构成负载平衡的优先级队列，队列中的每个等待处理的成员都具有不同处理等级，按照加权后的优先级顺序进行处理，该方案需要动态监控资源的状态并实时计算数据包权值，增加额外的延时，实现较复杂。二是引入计算机领域的数据包寿命机制，即Age-based仲裁(ABA)。ABA可以为多个数据包竞争同一共享资源时提供全局公平性，生存时间最长数据包最先得到权限，但是在NoC中该方案实现较困难，需要占用较大的片上资源。

综上所述，常用的NoC资源仲裁算法如FPA、VPA、RRA难以保证全局节点的服务的公平性，而WRR和ABA实现复杂，占用资源较多，在NoC中不易采用。本文提出了一种附加请求数优先级的片上网络资源仲裁方法，在传统的仲裁单元中附加了一个请求计数和优先级排序结构，根据头微片的请求计数位对各微片进行优先级排序，可以有效的解决远端节点多次请求均得不到资源的情况，有利于提供公平服务保证。

发明内容:

本发明的目的是为了解决片上网络不同位置的节点在访问同一共享IP核时传统NoC仲裁算法带来的全局公平服务问题。为实现本发明的目的提供了一种附加请求数加权的片上网络仲裁方法，包括以下步骤：

A：仲裁单元接收各个头微片发起的资源请求，并检测各个头微片的请求标志位，对请求标志位为执行计数状态的头微片的执行请求计数位加1操作；其中所述头微片包含请求计数位、仲裁方式选择位、请求标志位；

B：若各个头微片中有一个头微片的仲裁方式选择位为请求数优先级仲裁或者请求计数位的值达到预定值则仲裁单元执行步骤D请求数优先级仲裁；否则仲裁单元执行步骤C轮询仲裁；