[发明专利]一种基于虚拟通道的运算单元共享方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟通道的运算单元共享系统，包括：多路组件请求端，所述多路组件请求端中的每一路分别独立地向带凭证的仲裁器发送请求；带凭证的仲裁器，所述带凭证的仲裁器对来自所述多路组件请求端的请求进行仲裁，并将权限分配给所述多路组件请求端中的一路组件请求，将该路组件请求的操作数发送给运算单元；运算单元，所述运算单元将运算结果提供给分发器；不带握手的分发器，所述不带握手分发器将运算结果依据分发目的ID进行分发，提供给多路组件接收FIFO中的对应的一路组件接收FIFO；多路组件接收FIFO，所述多路组件接收FIFO与多路组件请求端一一对应；多路组件接收端，所述多路组件接收端与所述多路组件接收FIFO一一对应，所述多路组件接收端中的一路组件接收端从对应的组件接收FIFO获取所述运算结果；以及凭证返回通道，所述凭证返回通道分别将每一路组件接收FIFO的输出端连接到所述带凭证的仲裁器。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种基于虚拟通道的运算单元共享方法和系统。

背景技术

目前电路中的流水运算单元(比如乘法器，除法器)占用资源多，而且不是时时刻刻都在进行运算，所以在某些场合下希望运算单元被多个组件通过时分复用的方式共享。通过时分复用的方式将运算单元的处理时间划分成若干时间片，并将这些时隙分配给多个组件使用。目前已有的常见方案是多路输入进行仲裁，选一路进入运算单元，结果再进行分发。

图1示出现有的一个流水线运算单元时分复用的例子。如图1所示，在该运算单元时分复用系统100中，仲裁器120对来自输入端的多路组件请求端111、112、…、11N的请求进行仲裁，运算单元130每一拍能够接收操作数，并在固定拍数后将运算结果提供到分发器140，分发器140的分发目的ID由仲裁器120输出，并随操作数和运算结果一路传播下来的，分发器140将运算结果依据分发目的ID进行分发，提供给多路组件接收端151、152、…、15N，最后在进一步提供给下游组件160。其中，多路组件请求端111、112、…、11N，仲裁器120，运算单元130，分发器140，多路组件接收端151、152、…、15N以及下游组件160间的数据传输采用带握手的数据通道。带握手的数据通道表示每一拍数据伴随着发送端的valid(有效)和接收端的ready(可使用)确认。如图2示出握手通道信号波形，如图2所示，第一行波形为时钟(clock)信号，第二行为数据(data)信号，第三行波形为发送端的valid信号，第四行波形为接收端的ready信号，当valid信号和ready信号同时为1时，当拍握手成功。带握手的数据通道的信号方向和连接关系如图3所示。

现有的运算单元时分复用系统在其中一路组件(例如，第一路组件)的下游组件没有能力接收数据时，会导致该路组件的输出端与下游组件握手不成功，并形成阻塞；进而导致该路组件的接收端握手不成功，并形成阻塞，接着分发器被该路组件未接收的数据占用，导致分发器无法继续分发去往其他路组件的运算结果。如图4所示，深暗色表示第一路组件的运算结果被阻塞的位置；即使第二路组件有能力接收，由于第二路组件的运算结果(浅灰色)被分发器140阻塞，第二路组件的运算结果也无法被接收。图5示出另一种阻塞形式，如图5所示，因为下游组件无法接收第一路组件的输出，导致阻塞，这种阻塞反向一路传导至仲裁器120，导致其他组件的请求无法进入仲裁器120。即使其他组件有能力接收运算结果，此时也无法进行其他组件的计算。如图6所示，以上两种情况只有当第一组件的阻塞解除后，其他组件(如组件112)的运算结果才能到达下游组件。因此，现有运算单元时分复用系统的运算效率不高，性能较低。

针对现有运算单元时分复用系统存在的一路组件发生数据阻塞后，其他组件也无法顺利进行运算或运算结果接收，运算效率不高的问题，本领域需要一种基于虚拟通道的运算单元共享方法和系统，使用虚拟通道技术共享运算单元能够使一路组件接收端阻塞时，其他组件仍然能够完成运算，互不影响，从而实现了系统运算性能的提升。

发明内容