[发明专利]一种面向数据密集型应用的片上网络近似通信系统

说明书

本发明公开一种面向数据密集型应用的片上网络近似通信系统，属于片上网络技术领域。针对现有技术中存在的对于数据密集型应用片上网络容易拥塞，产生延时等问题，本发明采用近似通信的数据传输模式；在片上网络中设有全局控制器；在路由器中设有网络拥塞状况的监督单元；在路由器和处理核连接的端口中设有数据压缩与解压缩单元，和数据筛选单元。本发明通过对网络拥塞状况的监督和动态的数据近似方案能够有效改善片上网络的通信拥塞状况，降低数据密集型应用的通信延时，具有良好的使用价值和广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及片上网络(Network on chip，NoC)技术领域，更具体地说，涉及一种面向数据密集型应用的片上网络近似通信系统。

背景技术

随着半导体工艺尺寸的不断降低，工业界开始进入“暗硅”时代，单处理核的性能逐渐趋于极限，多核已经成为芯片产业研究的热点和未来主要的发展方向。相对于总线结构而言，通过片上网络连接的多核通信架构具有带宽高，可扩展性好，延时低等优势，片上网络(Network on Chip，NoC)已经成为了多核互连的一种范式结构，但同时也意味着要在数据的通信上花费更多的时间。

当前一些大型的多核芯片通常有数百个内核，未来芯片的处理核数量预测会更多；随着处理核数量的增加，几个有代表性的百万兆级并行应用程序的通信时间成本迅速增加，也就是说，通信问题正迅速成为针对极端并行性的应用程序的主要瓶颈。

然而一些数据密集型应用具有容错特性，例如图像处理和科学计算，这给设计人员在试图解决片上网络通信拥塞问题上提供了新的思路。这些应用可以容忍适度的错误，同时产生用户可接受的结果。例如图像处理应用程序，即使其输出结果不是百分之一百正确，但对于最终用户来说差异并不明显。因此，以绝对精度传输所有数据的传统NoC设计并不是这些应用的唯一选择。

中国专利申请，申请号CN202010765578.1，公开日2020年12月18日，公开了一种基于协同近似计算的众核系统能耗与性能优化方法，该方法能够在控制应用程序输出结果满足一定误差范围的前提下，联合不同抽象层采用多种近似技术，包括在应用层级减少应用程序的计算工作量，在网络层有选择地删除数据以减少网络拥塞，通过全局控制器的优化调控与局部控制器的资源配置，将近似计算应用于众核系统的不同抽象层。该发明基于质量模型衡量丢弃的数据的重要性，考虑通信与计算的协同管理，制定一个多目标优化问题，以最小化网络拥塞、应用程序运行时间并限制结果质量，为众核系统提供加快应用程序运行时间、减少能源消耗、提高芯片级能源效率的新方法，该方法根据应用质量对网络中的所有可近似数据进行裁剪和回复，该方案在数据压缩时不考虑网络拥塞情况，在网络流畅时造成不必要的精度损失，且在网络拥塞情况下仍无法带来更好的效果。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的对于数据密集型应用片上网络容易拥塞，产生延时等问题，本发明提供一种面向数据密集型应用的片上网络近似通信系统，它可以有效地改善片上网络的拥塞状况，动态地降低数据密集型应用的通信延时，并且能够适应二维和三维网络的拓扑结构以及多种动态的路由算法。

2.技术方案

本发明公开一种能够提高片上网络的通信带宽，降低数据密集性应用在片上网络中通信产生的延时与功耗的方案。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种面向数据密集型应用的片上网络近似通信系统，系统网络包括多个近似通信架构，每个近似通信架构包括处理核、路由器和网络接口，网络接口分别与处理核和路由器连接；

处理核中设有主控节点，主控节点中设有全局控制器；路由器中设有网络拥塞状况监督单元，网络拥塞状况监督单元用于将网络的拥塞信息实时传输给全局控制器；网络接口设有数据筛选单元，以及数据压缩与解压缩单元，系统数据通过网络端口中的数据筛选单元以及数据压缩与解压缩单元近似处理后通过路由器传输至网络。