一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的自适应高效仲裁管理方法


[0001]本专利技术属于信息
，尤其涉及一种基于
FPGA
的自适应高效仲裁管理方法
。

技术介绍

[0002]现有高速传输仲裁主要采用轮询方式，轮询方式主要分为以下几个步骤：
[0003]步骤1：轮询状态机按功能序号依次扫描各数据接口，如有
10
个数据通道，则依次扫描数据通道1‑
10
；
[0004]步骤2：判断当前轮询数据通道状态，如当前数据通道有数据，则进行当前数据传输，如当前数据通道无数据，则跳出当前通道，轮询下一通道；
[0005]步骤3：判断当前传输数据通道数据是否结束，如结束，进入下一通道判断，如未结束，继续传输；
[0006]步骤4：传输完成最后一个通道数据后跳转到第一个通道，继续轮询各通道
。
[0007]由于采用轮询方式，会产生如下问题：
[0008]问题1：轮询方式状态机冗长，每个通道至少需要2个状态，随着通道数量的增加，状态机变得越来越冗余，导致轮询时间增加，通道等待时间长；
[0009]问题2：无法有效利用带宽，数据传输效率低，如某一通道数据率远低于时钟频率，则该通道数据传输的实际带宽将远低于理论带宽，导致数据传输时间变长，效率降低；
[0010]问题3：资源消耗大，由于采用轮询机制，当某一个通道有很大数据流量时，由于要等待轮询状态机轮询其他通道，从而导致该通道需要用大容量缓存存储数据，导致资源消耗增加，同时也极易导致缓存溢出导致系统异常
。
[0011]即是，现有高速数据传输主要采用轮询状态机仲裁模式，数据通道越多，状态机越冗余，由于无法识别通道有效数据速率，导致传输效率低，同时轮询状态机消耗资源多，无法兼顾高流量通道，内存资源消耗大
。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种适用于信息领域高速数据传输方法
。
本专利技术基于
PCIE
和
FPGA
特性，采用优先级状态机，可以保证高优先级数据得到及时传输，减少资源消耗；采用多级状态仲裁，分散状态机压力，极大的降低仲裁状态机规模；增加数据通道流量测量与自适应功能，有效的利用传输带宽，增加传输效率
。
[0013]本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
[0014]一种基于
FPGA
的自适应高效仲裁管理方法，所述自适应高效仲裁管理方法包括：
[0015]步骤1：根据各数据通道的优先级和数据容量，将数据通道进行拆分和分组，实现流量分级；根据分组状态机的优先级和容量，确定状态机的优先级，优先调度优先级高的数据通道；
[0016]步骤2：在运行过程中，对每组数据进行流量检测，实时统计相应通道和每组数据的流量；
[0017]步骤3：根据各数据通道和各组的数据流量，对各组和各通道的优先级进行自适应调整，以适配实际应用中各通道的流量；
[0018]步骤4：采用多级状态仲裁，根据各级分组状态机的优先级和容量，确定状态机的优先级，在同级通道中优先调度优先级高的数据通道
。
[0019]根据一个优选的实施方式，步骤1中数据通道按如下方式分组：
[0020]按功能进行数据通道优先级排序；
[0021]在进行数据通道优先级排序后，运行过程中进行流量优先级排序，流量优先级排序被配置为能够打破原有数据通道优先级排序，达到最优通道利用率
。
[0022]根据一个优选的实施方式，步骤1中按功能进行数据通道优先级排序具体包括：
[0023]若存在
n
个数据通道，将
n
通道按功能特征优先级排序为为
CH1,CH2,CH3........CHn
，将
n
个通道分为
A_1,A_2,....A_i...A_imax
组，
imax
＝
(n+7)/8
；
[0024]若
imax>8,
将
A_i
分成
B_1,B_2,....B_j...B_jmax
，
jmax
＝
(imax+7)/8
；
[0025]依次往下分组，直到最后分组后组内通道数小于等于8结束分组，得到最后终的
Z_1,Z_1
中的通道数小于等于
8。
[0026]根据一个优选的实施方式，步骤3中对各组和各通道的优先级进行自适应调整包括：获取步骤3中各个分组中各通道的流量值；对各通道流量值进行评估，若存在某一通道流量持续比其高优先级通道流量大，则将该通道优先级提高
。
[0027]根据一个优选的实施方式，步骤4中对各组和各通道的优先级进行自适应调整还包括：对各组中各通道流量值进行评估，若存在某一组超过
K
个通道流量持续比更高优先级组相应通道流量大，则将该组优先级提高，
K
为预设值
。
[0028]根据一个优选的实施方式，
K
值能够进行动态配置，取1～
8。
[0029]前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案
。
本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举
。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术方法基于
PCIE
和
FPGA
特性，采用多级状态仲裁，将各数据通道按优先级及流量划分开，分散状态机压力，极大的降低仲裁状态机规模；采用优先级状态机，可以保证高优先级数据得到及时传输，减少资源消耗
。
[0032]本专利技术方法将多级状态仲裁和优先级状态机结合使用，可以将仲裁效率大大提升，既可以保证各通道数据及时传输，又可以保证通道传输带宽
。
同时仲裁消耗时间
、
资源使用率及设计复杂度将进一步降低
。
增加数据通道流量测量与自适应功能，可以保证在数据传输过程中由于通道流量变化，导致之前设定的优先级发生变化，如不进行动态调整，将浪费带宽和缓存
。
采用通道流量测量与自适应功能结合多级状态仲裁和优先级状态机可有效的利用传输带宽，增加传输效率
。
附图说明
[0033]图1是本专利技术方法中通道优先排序示意图；
[0034]图2是本专利技术方法中通道优先级自适应调整状态转换图；
[0035]图3是本专利技术方法中仲裁状态机状态转换图
。
具体实施方式
[0036]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FPGA
的自适应高效仲裁管理方法，其特征在于，所述自适应高效仲裁管理方法包括：步骤1：根据各数据通道的优先级和数据容量，将数据通道进行拆分和分组，实现流量分级；根据分组状态机的优先级和容量，确定状态机的优先级，优先调度优先级高的数据通道；步骤2：在运行过程中，对每组数据进行流量检测，实时统计相应通道和每组数据的流量；步骤3：根据各数据通道和各组的数据流量，对各组和各通道的优先级进行自适应调整，以适配实际应用中各通道的流量；步骤4：采用多级状态仲裁，根据各级分组状态机的优先级和容量，确定状态机的优先级，在同级通道中优先调度优先级高的数据通道
。2.
如权利要求1所述的自适应高效仲裁管理方法，其特征在于，步骤1中数据通道按如下方式分组：按功能进行数据通道优先级排序；在进行数据通道优先级排序后，运行过程中进行流量优先级排序，流量优先级排序被配置为能够打破原有数据通道优先级排序，达到最优通道利用率
。3.
如权利要求2所述的自适应高效仲裁管理方法，其特征在于，步骤1中按功能进行数据通道优先级排序具体包括：若存在
n
个数据通道，将
n
通道按功能特征优先级排序为为
CH1,CH2,CH3........CHn
，将
n
个通道分为
A_1,A_2,....A...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵虹兵，赵宇，景叔武，谢儒涵，
申请(专利权)人：成都中科微信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：