[发明专利]面向多地址共享数据路由包的路由网络及路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及多核或众核结构下片上网络的路由设计领域，特别涉及一种面向多地址共享数据路由包的路由网络、路由方法及其路由芯片。

背景技术

随着高性能计算的发展，高性能计算即将进入E级时代，为了不断挖掘高性能计算下特定应用的并行性，在处理器片上往往采用了大规模处理核心的结构。由于片上网络承担了不同处理器核心之间通信，提高片上网络通信效率因而可以有效提高程序并行效率，然而处理核心数目的增加也给片上网络的设计带来的新的挑战，对于一些传输延迟敏感的应用或执行模式的实际性能在很大程度上依赖于片上网络的传输效率。可以发现一般处理器核向片上网络发送的大部分消息的目的地址不同但是数据相同的特性，例如一些众核结构中的同步消息，处理核心上cache的一致性消息，以及数据流众核结构中的操作数消息等。

在最新的数据流众核结构中，大量运算的操作数需要通过片上网络传递，造成片上网络上传输消息量巨大，严重影响了数据流众核片上处理器核接收消息的延迟，并且数据流众核处理器核的性能很依赖接收操作数带宽。基于以上情况出现了将传统的单地址单数据包格式改成多地址共享数据包格式，新的路由包相比于传统的数据包可以大量减少片上网络上传输消息量，从而减少片上网络传输延迟，提高数据流众核处理器核的运算吞吐量。

目前现有的面向多地址共享数据路由包的片上网络结构通常应用的是图1所示的，该片上网络结构采用常见的Mesh结构，片上网络每个Router的端口数(路由方向)较多。设计多地址共享数据路由包结构的目的主要考虑是多个地址共享同一数据，而路由包里多个地址路由的路径不在考虑中，所以这些地址路由的路径重叠随机。对于Mesh结构片上网络，由于路由方向多，路由路径众多，使这些地址路由的路径重叠率较低，造成多地址共享数据路由包在片上网络传输前期就很可能拆分成多个路由包，使多地址共享数据路由包结构无法发挥很大作用。并且Mesh网络传输存在较长的路径，图1中从Router0路由到Router15需要较长的时间，极大影响片上网络传输性能。

如果能妥善利用环形结构片上网络的特性，将Mesh结构片上网络改成环形结构片上网络，这样可以更好发挥路由包的多地址共享数据特性，避免路由包过早拆分，并且在环形结构片上网络中间加入Router，可以通过这个Router降低路由包传输远路径所花时间，提高片上网络传输性能。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明首先提出一种面向多地址共享数据路由包的路由网络，所述路由网络包括：

外围环形连接结构，包括两两依次连接的多个外围路由器，所述多个外围路由器构建成一环形通路；其中每个外围路由器均连接有一个用于通过其发送和接收路由包的处理单元；

中心星形连接结构，包括一中心路由器，所述中心路由器分别与所述每个外围路由器相连接，形成一星形结构；

其中，当任一个所述外围路由器在传输路由包时，根据所述路由包的待传输地址与当前外围路由器的距离判断是否需要将该路由包转发至所述中心路由器；若是，进一步判断当前外围路由器至所述中心路由器的通道是否拥堵；若否，则选择不转发至所述中心路由器，而进一步传递给下一个外围路由器。

根据本发明提出的路由网络，其中，在判断是否需要将该路由包转发至所述中心路由器之前，还包括判断所述路由包是对单个地址有效还是对多个地址有效的步骤；若所述路由包对多个地址有效，则进一步判断所述多个地址相对于当前的外围路由器的路由方向是否一致，将所述路由包内不同路由方向的地址进行拆分，相同路由方向的地址则继续捆绑。

根据本发明提出的路由网络，其中，所述路由方向指的是依照顺时针方向传输还是依照逆时针方向传输，判断依据为所述路由包的待传输地址与当前外围路由器的距离。

本发明同时提供一种面向多地址共享数据路由包的路由方法，包括以下步骤：

S1：路由包传送至呈环形连接结构的多个外围路由器中的一个，所述路由包中的内容包括地址部分和数据部分；其中每个所述外围路由器连接有一个用于通过其发送和接收路由包的处理单元；

S2：判断所述路由包是对单个地址有效还是对多个地址有效；若所述路由包对单个地址有效，则进入步骤S3；若所述路由包对多个地址有效，则进一步判断是否需要将所述路由包进行拆分；