一种基于重计算的三维片上路由装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于重计算的三维片上路由装置，包括通过传输通道依次连接的输入端口、旁路缓存注入单元、本地排出单元、地址计算单元、优先级排序单元、旁路缓存排出单元、重计算单元，输出端口；其中重计算单元，用于数据包优先级重计算，当数据包即将传输到下一装置时，重计算单元根据重计算策略重新计算数据包优先级。本发明专利技术一方面保证数据包优先级是合理的。另一方面可以保证数据包优先级从数据包发出到接收一直有效，避免了产生错误转向的情况。同时本发明专利技术很好地解决了本地数据包不能及时排出到IP核而被转向传输甚至形成绕路传输的问题，降低了本地数据包被转向传输以及绕路传输的次数，进而降低了数据包在网络中的传输延时。

A 3-D On-Chip Routing Device Based on Recalculation and Its Method

The invention provides a three-dimensional on-chip routing device based on recalculation, which includes input ports, bypass buffer injection units, local discharge units, address computing units, priority sorting units, bypass buffer discharge units, recalculation units and output ports connected sequentially through transmission channels; among them, recalculation units are used for data packet priority recalculation when data packets are processed. Upon transmission to the next device, the recalculation unit recalculates the packet priority according to the recalculation strategy. On the one hand, the invention ensures that the priority of data packets is reasonable. On the other hand, it can ensure that the priority of data packets is always valid from sending to receiving, avoiding the occurrence of error steering. At the same time, the invention solves the problem that the local data packet can not be discharged to the IP core in time and is diverted to transmission or even formed bypass transmission, reduces the number of times that the local data packet is diverted to transmission and bypass transmission, thereby reducing the transmission delay of the data packet in the network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于重计算的三维片上路由装置及其方法
本专利技术涉及集成电路中的片上网络领域，尤其涉及一种基于重计算的三维片上路由装置及其方法。
技术介绍
随着三维集成电路的发展以及片上网络规模的不断扩大，在2005年研究人员首次提出三维片上网络(Three-DimensionalNetworkonChip，3DNoC)。3DNoC缩短了物理连线长度，降低了数据传输延时，提高了芯片集成密度。在同等网络规模下，3DNoC相比具有平面局限性的2DNoC可以提高33％左右的性能，以其重要的学术价值和广阔的应用发展前景引起了学术界和工业界的广泛关注。作为三维片上网络数据包传输方式的决定者，三维片上路由方法不仅可以提高片上资源利用率，还决定着数据包传输延时和网络吞吐率，因此简单高效的三维片上路由方法对片上系统性能有着极为重要的影响。三维片上路由器中的缓存可以用来存储竞争失败或等待传输的数据包，因此在片上路由器中引入缓存能够解决网络中的数据包冲突并提高带宽，然而，缓存的引入不仅增加了片上路由器的设计难度(数据包缓存逻辑和流量控制策略)，还消耗了大量网络资源。比如，Raw和TRIPS处理器的缓存分别占用片上网络31％和35％的功耗。TILE64处理器的缓存占用片上网络60％的面积。为了解决缓存带来的问题，端口缓存被完全移除的微缓存路由器架构被设计提出，当数据包彼此竞争同一输出端口而发生冲突或竞争时，只有高优先级的数据包能够顺利传输，其他竞争失败的数据包可以存储在旁路缓存等待下次竞争或转向到其他输出端口进行传输。一旦优先级机制无效，本不该被转向的高优先级数据包发生了错误的转向，导致该数据包远离目的节点，增加传输延时和数据包转向次数，降低网络传输性能。目前有基于Age[1]、GoldenPacket[2]和SilverFlit[3]的优先级机制，可是基于Age的优先级分配机制会占用数据包头大量空间，而且需要在路由器的仲裁单元加入较大的比较器，造成资源浪费。基于GoldenPacket和SilverFlit的优先级分配机制不能保证数据包在下游路由器具有同样的优先级。[1]MichelogiannakisG,SanchezD,DallyWJ,etal.EvaluatingBufferlessFlowControlforOn-chipNetworks[C].ACM/IEEEInternationalSymposiumonNetworks-On-Chip.IEEE,2010:9-16.[2]FallinC,CraikC,MutluO.CHIPPER:Alow-complexitybufferlessdeflectionrouter[C].InternationalSymposiumonHighPerformanceComputerArchitecture.IEEE,2011:144-155.[3]FallinC,NazarioG,YuX,etal.MinBD:Minimally-BufferedDeflectionRoutingforEnergy-EfficientInterconnect[C].IEEE/ACMSixthInternationalSymposiumonNetworks-On-Chip.IEEE,2012:1-10.
技术实现思路
鉴于有效的数据包优先级分配与维护机制对于微缓存路由器架构具有重要的意义，本专利技术提供一种基于重计算的三维片上路由装置及其方法，能够有效的维护数据包优先级，以达到三维片上网络的实时处理功能。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于重计算的三维片上路由装置，其特征在于，包括通过传输通道依次连接的输入端口、本地排出单元、地址计算单元、优先级排序单元、重计算单元，输出端口；其中：本地排出单元，用于将本地数据包从传输通道排出到IP核；地址计算单元，用于计算数据包的传输方式，根据当前节点和目的节点的位置坐标，通过计算决定数据包进行层间传输还是层内传输；优先级排序单元，用于排序数据包；首先将各个数据包的优先级两两进行比较，得到比较结果，然后将各优先级比较结果进行累加，从而得到优先级排序结果；高优先级数据包优先选择最佳传输端口；重计算单元，用于数据包优先级重计算，当数据包即将传输到下一装置时，重计算单元根据重计算策略重新计算数据包优先级。进一步的，所述优先级排序单元和重计算单元之间还设有旁路缓存排出单元，用于排出不能从最佳端口输出的数据包至旁路缓存单元进行存储。更进一步的，所述输入端口和本地排出单元之间还设有与旁路缓存单元连接的旁路缓存注入单元，用于将旁路缓存单元存储的数据包重新注入到传输通道。进一步的，所述本地排出单元还连接排出缓存单元，不能及时排出的本地数据包优先进入排出缓存单元，在下一个时钟周期排出到IP核。进一步的，从最佳端口输出的层间数据包不需要经过重计算单元，直接向层间下一装置传输；从最佳端口输出的层内数据包需要经过重计算单元重新计算优先级后再向层内下一装置传输。本专利技术的另一方面，还提供了一种基于重计算的三维片上路由方法，包括：1)注入数据包：IP核发出的本地数据包由本地注入单元进行注入；其他装置传输到本装置的数据包在输入端口进行注入；2)检查数据包是否为本地数据包，如果是，从本地排出单元将数据包排出到IP核，此次传输结束；否则，转到步骤3)；3)根据数据包目的地址计算确定数据包传输方式是进行层间传输还是层内传输；4)根据优先级排序数据包；5)如果数据包可以从最佳端口输出，在满足重计算规则情况下，执行重计算并选择最佳端口传输到下一装置；否则，转到步骤6)；6)数据包从非最佳传输端口输出，在满足重计算规则且即将通过输出端口传输到下一装置时，进行优先级重计算，维护优先级信息。进一步的，步骤1)中，还包括旁路缓存中存储的数据包由旁路缓存注入单元进行注入；步骤6)中，在数据包从非最佳传输端口输出之前，如果旁路缓存有空闲位置，将数据包存储到旁路缓存中，执行步骤1)；否则，继续执行步骤6)。进一步的，步骤2)中，所述本地排出单元还连接排出缓存单元，不能及时排出的本地数据包优先进入排出缓存单元，在下一个时钟周期排出到IP核。进一步的，步骤4)所述根据优先级排序的方法为：4.1)将每个传输通道中数据包的优先级都与其他数据包的优先级一一进行比较。如果被比较的数据包优先级较低，则将比较结果设置为1；否则，比较结果为0；4.2)累加两两比较的结果；4.3)将数据包的优先级与累加结果一一对应，方便排序结果输出；4.4)输出优先级排序结果。进一步的，步骤5)和步骤6)所述重计算规则为：从最佳端口输出的层间数据包不需要经过重计算，直接向层间下一装置传输；从最佳端口输出的层内数据包需要经过重计算优先级后再向层内下一装置传输。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种基于重计算的三维片上路由装置及其方法，由于本装置和方法中数据包优先级信息根据当前节点相对目的节点的方向(DirectiontoDestination，DtD)进行优先级重计算，一方面可以保证数据包优先级是合理的。另一方面可以保证数据包优先级从数据包发出到接收一直有效，避免了产生错误转向的情况。此外，通过在本地排出单元引入排出缓存，使不能及时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于重计算的三维片上路由装置，其特征在于，包括通过传输通道依次连接的输入端口、本地排出单元、地址计算单元、优先级排序单元、重计算单元，输出端口；其中：本地排出单元，用于将本地数据包从传输通道排出到IP核；地址计算单元，用于计算数据包的传输方式，根据当前节点和目的节点的位置坐标，通过计算决定数据包进行层间传输还是层内传输；优先级排序单元，用于排序数据包；首先将各个数据包的优先级两两进行比较，得到比较结果，然后将各优先级比较结果进行累加，从而得到优先级排序结果；高优先级数据包优先选择最佳传输端口；重计算单元，用于数据包优先级重计算，当数据包即将传输到下一装置时，重计算单元根据重计算策略重新计算数据包优先级。

【技术特征摘要】
1.一种基于重计算的三维片上路由装置，其特征在于，包括通过传输通道依次连接的输入端口、本地排出单元、地址计算单元、优先级排序单元、重计算单元，输出端口；其中：本地排出单元，用于将本地数据包从传输通道排出到IP核；地址计算单元，用于计算数据包的传输方式，根据当前节点和目的节点的位置坐标，通过计算决定数据包进行层间传输还是层内传输；优先级排序单元，用于排序数据包；首先将各个数据包的优先级两两进行比较，得到比较结果，然后将各优先级比较结果进行累加，从而得到优先级排序结果；高优先级数据包优先选择最佳传输端口；重计算单元，用于数据包优先级重计算，当数据包即将传输到下一装置时，重计算单元根据重计算策略重新计算数据包优先级。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述优先级排序单元和重计算单元之间还设有旁路缓存排出单元，用于排出不能从最佳端口输出的数据包至旁路缓存单元进行存储。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述输入端口和本地排出单元之间还设有与旁路缓存单元连接的旁路缓存注入单元，用于将旁路缓存单元存储的数据包重新注入到传输通道。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述本地排出单元还连接排出缓存单元，不能及时排出的本地数据包优先进入排出缓存单元，在下一个时钟周期排出到IP核。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，从最佳端口输出的层间数据包不需要经过重计算单元，直接向层间下一装置传输；从最佳端口输出的层内数据包需要经过重计算单元重新计算优先级后再向层内下一装置传输。6.一种基于重计算的三维片上路由方法，其特征在于，包括：1)注入数据包：IP核发出的本地数据包由本地注入单元进行注入；其他装置传输到本装置的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬培，孙美东，刘勤让，汤先拓，吕平，徐庆阳，陈艇，李沛杰，沈剑良，朱珂，钟丹，董春雷，汪欣，
申请(专利权)人：天津市滨海新区信息技术创新中心，国家数字交换系统工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：天津,12