[发明专利]一种基于片上网络的自适应垂直路由方法及路由单元

说明书

本发明公开一种基于片上网络的自适应垂直路由方法及路由单元，该路由方法包括当从源节点传输数据至目的节点时，每次根据传输数据的当前节点坐标位置、目的节点坐标位置之间的关系确定下一个传输节点的方向，使得当源节点在目的节点的上层位置时，先按垂直方向传输再按水平方向传输，以及当源节点在目的节点的下层位置时，先按水平方向传输再按垂直方向传输，以及当源节点与目的节点处于同层时，直接按水平方向传输；该路由单元包括输入输出接口单元、输入输出选择单元以及方向计算单元。本发明能够基于片上网络实现自适应垂直路由，且具有实现方法简单、传输时间少、能够避免传输拥塞，同时实现温度控制以及传输灵活等优点。

技术领域

本发明涉及微处理器片上网络传输技术领域，尤其涉及一种基于片上网络的自适应垂直路由方法及路由单元。

背景技术

随着现代科技的发展，片上网络的结构逐渐成为超大规模集成电路设计的热门结构，但这种结构在增加性能的同时也产生了大量温度问题，包括为了提高传输效率减小了全局互连线的长度，以及以更低的功耗提供了更大的带宽、互连线的缩短和流量的增加加快了热量的产生等；同时，由于面积和时序的约束问题，众核的排列变得更加紧密，块堆叠使得散热更加困难，同时3D-NoC结构使得不同核的热消散路径也不相同，一般的设计中是将散热层置于最底层，因此底层的散热相对较好，而顶层的散热最为困难。

温度的增加会进一步加大芯片的功耗，进而又增加温度，造成恶性循环影响整体的性能，当温度到达一定程度后甚至会造成芯片不可逆的损坏，因此需要对温度进行控制。温控的方法除了基本的动态温度管理外还可以采用各种路由算法，常规的路由算法主要是降低温度增长速度或让整体的温度趋于平衡，便于使用各种动态温度管理措施。目前的路由方法主要分为维序路由和自适应路由两种，其中维序路由使用最为频繁、广泛，该类路由结构简单，并且不存在死锁的可能，但是减少了路由的多样性，同时在发生拥塞或过热的情况时很难进行规避，因此会造成局部的拥塞或热点及路径延迟的增加；自适应路由可以根据不同的参数选择不同的路径，绕过拥塞或过热的区域，增加路径的多样性，使整体的温度趋于平衡，减少拥塞并增大吞吐率，但是路径的计算比较复杂，且存在增加局部路径长度及造成死锁的情况。

针对于路由方式目前主要分为整体路由和水平路由两种情况，整体路由是在垂直方向上使用和水平方向上同样的路由方法，即对东南西北上下六个方向的选择是基于同样的路由算法，这种情况会造成在垂直方向上很大的资源浪费，由于散热层在整个3D架构的最底层，考虑到散热问题，一般垂直堆叠的层数为3～5层，而水平网络却要大的多，因此垂直方向可以采用简单的方法进行层数的选择以减小计算复杂度与资源的浪费，而在水平方向上采用复杂的自适应路由以增大吞吐量及路径的多样性。有从业者提出在底层完成大部分水平传输以降低温度，但同时会增加拥塞且增大路径长度。

目前片上网络传输中，通常是采用在达到拥塞前将所有的传输在底层进行固定的先水平再垂直或先垂直再水平传输的维序路由方式，使得过多在底层传输导致拥塞，且过多垂直传输导致延迟增大，如源节点和目的节点均在顶层时，采用上述路由方式向下路由，则增加了大量冗余的垂直方向的传输，使传输路径长度大大增加，既增加了延迟又增加了底部的负担；又如源节点在低层、目的节点在顶层，采用上述路由方式先垂直再水平传输，则会出现在顶层传输，使得顶层散热路径长，导致温度过高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种具有实现方法简单、传输时间少、能够避免传输拥塞，同时实现温度控制、传输灵活的基于片上网络的自适应垂直路由方法，以及结构简单、面积和功耗小、路由传输高效且能够实现温度控制的路由单元。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：