[发明专利]一种片上网络信用饥饿控制装置

说明书

本发明涉及一种片上网络信用饥饿控制装置，包括多个信用饥饿排序装置和一个信用饥饿传递装置；所述信用饥饿排序装置在片上网络中的每个节点上设置一个，所述信用饥饿传递装置用于将所有节点上的所述信用饥饿排序装置连接在一起；当片上网络上的一个或多个源节点因没有信用而无法向同一个目标节点传送消息时，由所述信用饥饿排序装置将这些源节点近似按信用缺失的时间先后顺序进行排序并通过所述信用饥饿传递装置进行传递，使得优先级高的节点优先获得目标节点的信用。本发明彻底解决基于动态信用机制进行消息传输的片上网络中，源节点可能出现的因信用缺失而一直无法发送消息的饥饿问题。

技术领域

本发明涉及片上网络技术领域，特别是涉及一种片上网络信用饥饿控制装置。

背景技术

随着半导体工艺的进步和片上系统(System On Chip，SoC)技术的不断完善，单芯片上集成的处理器核心、片上缓存、存储控制器和各种I/O接口数量越来越多，连接这些模块的片上网络(Network On Chip，NoC)设计复杂度不断提高，在正确性验证、后端物理实现和频率提升等多方面都面临着新的挑战。

NoC的设计包括拓扑结构、路由算法、服务质量和阻塞控制等几个方面，由于NoC在一个芯片上实现，受面积和功耗的限制，具体实现时，应在满足性能需求的前提下，尽量选择简单高效的拓扑结构和路由算法，并在此基础上考虑服务质量和阻塞控制等问题。

其中，路由算法对正确性至关重要，设计时必须满足以下要求：

1)路由算法必须能将消息正确发送到目的地，即要求算法无死锁和活锁；

2)路由算法应该公平对待NoC上的所有节点，以防止饥饿。

NoC的路由算法一般选择确定性路由，通过查询路由表或设置有限状态机来实现。路由算法在给定的源和目标节点之间提供唯一的消息传递路径，且通常是最短路径。NoC中，消息传递的延迟对芯片的性能至关重要，通常采用无阻塞传输机制，一种简单易行的动态信用传输机制如下：

1)采用源方路由机制，每个节点按最短路径算法制定一张路由表，明确指示一个消息从源节点传递到目标节点需经过哪些中间节点，确定传输的跨步距离。

2)片上网络中的每个节点，即可能是源节点、也可能是中间节点，还可能是目标节点。作为源节点，可向其他节点发送消息，相当于往片上网络中插入新的消息(简称插入消息)；作为目标节点，需要将消息落地并进行处理，相当于从片上网络中删除已有的消息(简称落地消息)；作为中间节点，需要将消息按固定的路由算法进行传递，相当于转发片上网络中已有的消息(简称转发消息)。

3)片上网络中的每个节点内部设置两个缓冲：落地缓冲和转发缓冲，落地缓冲用来暂存需要在本节点落地并进行处理的消息，转发缓冲用来暂存需要在本节点进行转发的消息和本节点即将发出的插入消息。一般而言，落地缓冲数量有多个，而转发缓冲只有一个。

4)片上网络中的每个节点必须保证转发消息绝对优先于插入消息：由于转发消息和插入消息共享转发缓冲，为了保证网络无阻塞传输，从其他节点收到的转发消息绝对优先于本节点准备发出的插入消息进入转发缓冲。

5)片上网络中的每个节点必须保证落地消息绝对能落地：作为目标节点，为了保证网络无阻塞传输，落地消息必须能无条件进入落地缓冲。源节点在发送插入消息之前，必须确保目标节点的落地缓冲有空闲的条目能接受该消息。为此，采用信用机制，将目标节点的落地缓冲中空闲条目的数量作为信用告知源节点，源节点必须拥有目标节点的信用才能将消息发送到片上网络。