[发明专利]一种片上网络路由器

说明书

本发明涉及一种片上网络路由器。该路由器中的输入缓冲单元暂时存放不同方向的先入先出的缓存队列；路由计算‑链路分配单元根据数据输入信号和队列容量信号确定数据选择信号、读使能信号和写使能信号；交叉开关单元根据数据选择信号控制输入缓冲单元向输出缓冲单元的数据输入信号传输；流控制单元根据输入缓冲单元的数据输入信号和队列容量信号控制和相邻路由器之间数据的传输速率和确定读使能信号控制输出缓冲单元；输出缓冲单元根据路由计算‑链路分配单元确定的输出缓冲单元的写使能信号和流控制单元确定的读使能信号控制数据输入信号的去向。本发明能够避免片上网络产生拥塞，改善片上网络全局的流量分布，提高片上网络的利用率和吞吐率。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种片上网络路由器。

背景技术

传统单核处理器依靠晶体管特征尺寸的缩小，不断的提升时钟频率，以此来获得性能的提高，但是当晶体管尺寸缩小到一定程度时单核处理器性能的提升变得非常困难。单核处理器性能提升的瓶颈催发了多核系统的产生，通过将一个复杂的单核处理器，拆分为多个并行的简单核心，可以很好并行执行多线程任务，极大地提高了系统的吞吐率。

与此同时，处理器系统的瓶颈由提高单核系统处理器性能转变为提高多核间通信性能。随着多核系统集成度不断提高，处理器核的数目不断增多，为了保持系统高性能，低延迟的处理数据，对核间通信带宽的要求越来越高，传统的基于总线互连的通信方式已经无法适应高并发，大通信量的多核系统，多核的互连结构逐步向片上网络发展。片上网络模拟计算机系统中的通信网络，采用分组路由的方式，进行片上通信，在传输数据时，不需要对互连网络申请独占，具有特定ID信息的不同节点发出的数据包，在片上网络上按一定规则在节点之间路由传递，分时复用链路资源，最终到达目的节点，完成核间通信。因此其具有高并发性的特点，能够较好满足多核系统对互连网络带宽和吞吐率的要求。

科学界和工业界的并行计算任务对片上网络的性能提出了很大的要求，要求片上网络对于不同的网络流量负载都能提供其所需的低延迟和高带宽特性。然而，对于高流量负载，片上网络可能会产生严重的拥塞问题，这妨碍了片上网络达到期望的性能。

对于中低网络流量负载，片上网络的数据接收率与数据注入率相同，但是，如果注入的数据流量达到(或超过)某个阈值时，片上网络可接收的数据流量就会下降，同时片上网络中的数据传输延迟也会大大增加，极大的降低了片上网络的传输性能。出现性能下降的原因是，在高网络流量的情况下，几个数据包争夺相同的资源(相邻路由器的数据缓存通道)，但由于只有一个数据包可以使用它们，剩余的数据包会在网络中停滞，等待可用资源的分配，从而阻塞其他数据包的传输。

即传统的片上网络路由器对网络流量的优化策略集中在对路由计算算法的优化上面，但是为了避免死锁、活锁等情况，路由算法的优化受到很大限制，并且片上网络具有很多流量模式，算法的优化很难覆盖到所有的流量模式，通用性较差。

因此，合理控制网络流量，避免片上网络拥塞的产生，对提升片上网络的传输性能至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种片上网络路由器，能够避免片上网络产生拥塞，改善片上网络全局的流量分布，提高片上网络的利用率和吞吐率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种片上网络路由器，包括：输入缓冲单元、路由计算-链路分配单元、交叉开关单元、输出缓冲单元和流控制单元；

所述输入缓冲单元与所述流控制单元连接；

所述输入缓冲单元用于暂时存放不同方向的先入先出的缓存队列；所述缓存队列包括：从相邻路由器以及本地传入的数据输入信号、数据输出信号、写使能信号、读使能信号以及队列容量信号；

所述路由计算-链路分配单元分别与输入缓冲单元、交叉开关单元以及输出缓冲单元连接；