[发明专利]异步片上网络的可配置双模式融合通信方法及其接口

权利要求书

1.一种异步片上网络的可配置双模式融合通信方法，其特征在于：具体为：

根据片上网络交互数据的特点，将片上网络中传递的数据分为控制类信息和数据类信息两大类，所述控制类信息采用同步通信机制传输，所述数据类信息采用同步通信和异步通信相结合的机制传输；

所述控制类信息为：当片上网络挂载多个处理器或者IP核，且多处理器及IP核中的任务并行执行时，处理器及IP核之间需要进行处理器与IP核之间的任务调度，复杂任务的分解以及并行任务的控制这些基本通信操作；这些操作由指令信息、实现数据通信的地址，数据长度的信息构成；这类数据从片上网络挂载的处理器直接发出，数据量较小，定义为控制类信息；所述控制类信息在 GALS片上网络系统中，均在单一的电压频率岛内传递；

所述数据类信息为：片上网络系统执行的数据密集型处理任务；当片上网络挂载的处理器之间或处理器与IP核之间需要大数据量的数据交互时，数据会从一个IP核所在的存储空间传输到另一个IP核所在的存储空间，每个IP核分别执行各自的运算及操作；这类数据定义为数据类信息，且这类数据在同一个电压频率岛内传递或在不同的电压频率岛之间传递；

所述控制类信息在 GALS片上网络系统中，均在单一的电压频率岛内传递，不涉及频率变换问题，采用同步通信机制传输；

所述数据类信息，在传输过程中，根据IP核所处的电压频率岛及其对应路由节点的具体位置，判断源路由节点和目标路由节点是否处于同一电压频率岛；如果是，则通过同步通信方式将数据从源路由节点挂载的IP核传输到目标路由节点挂载的IP核；否则，通过异步通信机制将数据从源路由节点挂载的IP核传输到目标节点挂载的IP核；根据片上网络的拓扑结构和路由算法，路由信息表会提示跨岛传输过程中要经过的路由节点；当数据类信息通过该路由节点时，需要进行数据的跨时钟域传输，即异步通信过程，而当数据在其他路由节点之间传递时，采用的是同步的通信机制。

2.一种异步片上网络的可配置双模式融合通信接口，采用权利要求1所述的异步片上网络的可配置双模式融合通信方法，其特征在于：包括模式控制器和可配置数据通信接口；

所述模式控制器用于判断路由节点发送数据的类型为控制类信息还是数据类信息，如果是数据类信息需要进一步判断是否需要跨电压频率岛通信，从而配置数据通信接口的工作方式采用同步通信机制还是异步通信机制；

模式控制器首先根据数据结构定义检测数据有效信息位来确定路由节点是否有有效数据输出及发送数据的类型，提取出发送端路由节点所处电压频率域的n bits数据，并与路由信息表中的下一跳路由节点的频率进行比较；如果频率相同，模式控制器控制可配置数据通信接口工作在同步通信机制下；如果两者频率不同，模式控制器将可配置数据通信接口配置为异步传输模式；

所述可配置数据通信接口包括一个输入多路选择器模块、数据缓冲存储模块和一个输出多路选择器模块；所述数据缓冲存储模块包括4个基于令牌环的环形异步FIFO；每个环形异步FIFO包括令牌环结构，每个令牌环结构包括八个锁存器，八个锁存器的连接方式为上一级锁存器的输出端连接到下一级锁存器的输入端，最后一级锁存器的输出端连接到第一级锁存器的输入端。

3.根据权利要求2所述的异步片上网络的可配置双模式融合通信接口，其特征在于：所述基于令牌环的环形异步FIFO，数据采用串行输入串行输出的模式；环形异步FIFO的读写指针控制逻辑应用环形结构，并与其对应的数据传输通道之间互相独立；在异步FIFO的环形结构中，读指针令牌和写指针令牌将最后一级的输出与第一级的输入相连构成一个环形，最后一个锁存器中的数值将被转移到第一个锁存器中，即通过“令牌”的移动和调整来产生读指针和写指针；所述基于令牌环的环形异步FIFO中有且只有一个读指针和一个写指针，它们均以“令牌”的形式在令牌环中顺时针传递；当基于令牌环的环形异步FIFO进行写操作时，写指针指向数据存储单元进行数据存储，存储完数据后，写指针指向下一级数据存储单元；同理，当基于令牌环的环形异步FIFO进行读操作时，读指针指向基于令牌环的环形异步FIFO数据存储单元进行数据读出，完成读数据后，读指针指向下一级的数据存储单元。

4.根据权利要求3所述的异步片上网络的可配置双模式融合通信接口，其特征在于：所述可配置的数据通信接口通过模式控制器的输出，改变环形异步FIFO的空/满状态判断电路；当环形异步FIFO中的写指针和读指针相等，即两者均指向内存中的同一位置时，异步FIFO处于空或满两种状态；通过判断写指针从后方赶上了读指针，还是读指针从后方赶上了写指针，来确定异步FIFO是处于满状态还是空状态；如果模式控制器将可配置数据通信接口电路配置为同步工作方式，则直接通过比较读写指针来产生空或满标志信号，若模式控制器将可配置数据通信接口电路配置为异步工作模式，则将满标志信号与写时钟进行同步，将写指针与读时钟进行同步；当深度为N的异步FIFO中包含N-1个内容单元时，则异步FIFO处于满状态，生成满标志信号；

如果模式控制器将通信接口配置为异步工作方式，则进一步通过两级同步器将满标志信号与写时钟进行同步，最后通过模式控制器选择输出的满标志信号Full；

所述空状态判断通过比较读指针和写指针来判断电路中FIFO的状态；若模式控制器将可配置数据通信接口配置为异步工作模式，首先将写指针与读时钟进行同步，设同步后的信号为Sync_W，然后通过判断读指针是否等于Sync_W来判断异步FIFO的状态是否为空；如果读指针等于Sync_W，则异步FIFO状态为空，异步FIFO的读使能信号output_enable无效，否则，异步FIFO状态为非空，异步FIFO的读使能信号output_enable有效。