[发明专利]基于蝶形网络编码的片上网络架构及其最短路径获取方法

说明书

本发明涉及片内通信技术领域，特别涉及一种基于蝶形网络编码的片上网络架构及其最短路径获取方法。所述网络架构各个节点呈蜂窝状分布，每个蜂窝为相邻三个节点的连线构成的等边三角形。本发明提供的基于蝶形网络编码的片上网络架构与蜂窝拓扑配合的Z‑X‑Y最短路径路由可以在避免死锁的情况下，寻找出最短的路由路径；相比传统的拓扑结构，如mesh拓扑，本发明提供的架构中的蜂窝拓扑有天然的捷径，可以缩短关键链路跳数；同时，本发明提供的架构中将采用蝶形网络编码，可大幅度消除网络热点，解决网络拥塞问题；本发明提供的蜂窝架构利用无线来传输数据包，有线来传输控制信号，数据与控制信号分离，从而能完成高速高效的数据传输。

技术领域

本发明涉及片内通信技术领域，特别涉及一种基于蝶形网络编码的片上网络架构及其最短路径获取方法。

背景技术

片上多核处理器(CMP)发展的关键是多核之间的通信架构方案。在传统的总线结构下，片内通信技术遇到了发展的瓶颈，即使不断改善传输线的特性也很难满足核间通信需求。近些年为了提高片内通信的性能，用片上网络(NoC)替代传统总线技术的方案被提出。传统的基于金属电介质的片上网络互联结构虽然可扩展性达到了要求，但在功耗以及互联速度上无法满足未来片内通信的需求；为了解决金属传输线的瓶颈问题，无线片上网络互连由于无线传输高速率、低功耗等特点渐渐开始被研究，ChengLi等人提出了一种利用纳米光子通信的光子片上网络架构--LumiNOC；M.-C.F.Chang等人提出了用导波传输来进行片上网络的通信方案；S.Watanabe等人提出了UWB(UltraWideband)来进行片内通信的方案；已提出的无线片上网络小世界(Small-Word)架构虽然利用无线传输创造出捷径减少关键路延时，但是随着内部子网规模的增加仍然会导致高延时路径的出现。而且，内层网络过大的话，子网中有线传输带来的高延时和传输率降低问题仍然不好解决。同时，无线传输接口的距离过长和无线接口的传输距离的不一致性将导致设计上的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于蝶形网络编码的具有低延时、低功耗蜂窝NoC架构。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于蝶形网络编码的片上网络架构，各个节点呈蜂窝状分布，每个蜂窝为相邻三个节点的连线构成的等边三角形。

进一步的，该架构中，采用有线方式传输控制信号；同时，采用无线方式传输数据。

进一步的，所述节点的状态包括空闲状态、发送状态、直接转发状态、编码转发状态以及辅助状态；其中，

空闲状态的节点不做任何数据包的处理；

发送状态的节点正在作为发送节点向外发送数据包；

直接转发状态的节点正在接收发送节点发送的来的数据包，并且不进行网络编码直接将该数据包进行转发；

编码转发状态的节点正在同时接收至少两个方向传来的数据包，并将所有的数据包进行网络编码后广播到周围节点；

辅助状态的节点正在接收发送节点的数据包为网络解码做准备，也有可能在接收转发节点的数据包然后进行网络解码做准备；

进一步的，编码转发状态的节点对同时接收至少两个方向传来的数据包进行编码时，采用将数据包信号异或的方式进行处理。

进一步的，节点在处于发送状态、直接转发状态、编码转发状态以及辅助状态时，完成当前状态的任务后恢复到空闲状态。

本发明同时提供一种应用如上所述的基于蝶形网络编码的片上网络架构时获取任意的两个节点之间最短路径的方法，将任意两个节点中的一个称为源节点，另一个称为目的节点。