一种基于自适应路由的片上网络系统技术方案

技术编号：42455198 阅读：11 留言：0更新日期：2024-08-21 12:45

本发明专利技术涉及嵌入式处理器技术领域，具体涉及一种基于自适应路由的片上网络系统。该系统基于输入缓冲、译码逻辑、输入状态机、读使能逻辑、站台无效逻辑、一级轮转仲裁、输出状态机、数据站台和包级轮转仲裁等逻辑。本发明专利技术提供了一种自适应路由的可行性方案，同一源节点的数据不会在两个目的节点同时传输，提升了带宽利用率；设计了一种带有权重的数据轮转仲裁，降低了数据的堵塞概率，提升了数据传输效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及嵌入式处理器，具体涉及一种基于自适应路由的片上网络系统。

技术介绍

1、随着大带宽的多核、众核芯片的发展和普及，片上多处理器系统(multi-coresystems)的设计框架成为现代嵌入式系统的发展趋势，也是应用最广泛的超大规模集成电路设计。作为最有潜力的下一代片上多处理器系统架构，基于片上网络(network-on-chip,noc)的众核系统互联结构能够提供超强大的并行处理能力、高带宽的片上数据传输能力、高效的计算和通信资源利用率以及系统良好的可扩展性，已经被广泛应用于高性能嵌入式系统，所以亟需一种优化解决了片上核心与非核心硬件单元之间数据传输的片上网络系统方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于自适应路由的片上网络系统，解决了片上核心与非核心硬件单元之间数据传输的问题，提供了一种自适应路由的可行性方案；设计了一种带有权重的数据轮转仲裁，降低了数据的堵塞概率，提升了带宽利用率。

2、本专利技术通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于自适应路由的片上网络系统，包括输入缓冲、译码逻辑、输入状态机、读使能逻辑、站台无效逻辑、一级轮转仲裁、输出状态机、数据站台和包级轮转仲裁；

4、所述输入缓冲，采用异步fifo的形式缓存来自源节点的数据；片上网络和各个节点间的数据通道只有一个物理通道，但划分多个虚通道，每个虚通道表示一种类型的数据包，控制架构共三种数据包格式，且每个虚通道均设置一组写使能和读使能信号；</p>

5、所述译码逻辑，译码缓冲中的数据，根据译码结果可知该数据的目的节点，并向目的节点发起req请求；

6、所述输入状态机，控制译码逻辑的请求发送；

7、所述读使能逻辑，控制输入端口何时向源节点发送读使能信号，源节点计数脉冲信号，可知输入端口异步fifo的可用深度值；

8、所述站台无效逻辑，控制数据在两个目的节点都传输时，选择其中一个进行传输，另一个目的节点需要置无效；

9、所述一级轮转仲裁，仲裁来自不同源节点发起的请求，只要异步fifo非空，每一拍都有请求参与仲裁且当拍生成仲裁结果；

10、所述输出状态机，控制一个源节点的数据包传输完成后，根据状态机状态切换轮转仲裁器的优先级，传输下一个源节点的数据包；

11、所述数据站台，保证数据传输为流水设计；

12、所述包级轮转仲裁，仲裁不同虚通道的数据请求，且包级轮转仲裁器带有权重和仲裁使能。权重根据包的数量设置，为data0需要传输5包数据后切换优先级，data1每包都切换优先级；仲裁使能定义为可写入下级站台。

13、优选的，所述异步fifo深度为8，宽度为322位。其中低288位为数据位，包含256位的数据和32位的ecc校验；高34位为边带信息，包含srcid（源节点）、dstid（目的节点）、数据类型type（数据虚通道类型）、maf号以及边带信息的偶校验等信息。本文共2种数据包格式，第一种包含有4个flit，每个flit都包含边带信息和数据。第二种包含有5个flit，具体为1个包头和4个数据，其中包头只包含边带信息不含数据，数据位为全0；数据不含边带信息而只有数据，边带信息位为全0。

14、优选的，所述译码模块，根据缓冲数据边带信息的dstid和type域可知该数据的目的节点。

15、优选的，所述输入状态机，控制源节点虚通道数据请求的发送，包含arb、trans1和trans2三个状态。arb状态下，译码出req请求；trans1状态下，异步fifo非空时，将要传输的是arb状态下译码出的整包数据；fifo空时，无数据传输；该状态下最多传输一个flit；trans2状态下，传输剩余数据。

16、优选的，所述读使能逻辑，当输出端口的轮转仲裁器向输入端口输出仲裁授权时，即向源节点发起读使能脉冲，源节点每接收一个脉冲信号，信用值加1，源节点初始信用值为输入端口异步fifo的深度，同时生成的该读使能信号为1时，即表明该读使能信号有效，fifo的读指针加1。

17、优选的，所述一级轮转仲裁，仲裁来自不同源节点的同一种虚通道的请求，只要仲裁上一个源节点的数据，只有该源节点的整包数据都传输完才会切换优先级；此外，该轮转仲裁器带有仲裁使能，仲裁使能定义为可写入下级站台。

18、优选的，所述输出状态机表明两个目的节点的虚通道传输数据的状态，包含arb、trans1和trans2三个状态。arb状态下，仲裁包头；trans1状态下，对于置无效的目的节点，该状态下当前数据实际不会传输到目的节点；对于非置无效目的节点，该状态下会一直传输数据包的剩余数据；trans2状态下，在trans1状态下置无效的目的节点传输下一个源节点的整包数据。

19、优选的，所述数据站台保证数据传输为流水设计，来自一个源节点的数据包需要连续传输完后才会传输下一个源节点的数据包，并且每个节点输出端口的每个虚通道都会设置一个站台。

20、优选的，所述包级轮转仲裁，仲裁2种不同虚通道的数据包，请求当拍就输出仲裁结果。在仲裁器使能的情况下，每拍都会参与仲裁。无气泡传输时，请求当拍输出仲裁授权信号；有气泡时，无仲裁授权生成。当仲裁上一种虚通道的数据时需要一个计数器计数该虚通道数据包传输的数量，只有计数器达到该虚通道数据包的权重才会切换下一个虚通道的数据。此外，该轮转仲裁器带有仲裁使能，仲裁使能定义为可写入下级站台。

21、本专利技术的有益效果为：

22、1)、自适应路由机制，同一源节点的数据不会在两个目的节点同时传输，置无效端口可以传输其他源节点的数据，提升了带宽利用率。

23、2)、带有权重的数据轮转仲裁，降低了数据的堵塞概率，提升了数据传输的效率。

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【技术保护点】

1.一种基于自适应路由的片上网络系统，所述的片上网络系统中带有权重的数据轮转仲裁，降低了数据的堵塞概率，其特征在于：包括输入缓冲、译码逻辑、输入状态机、读使能逻辑、站台无效逻辑、一级轮转仲裁、输出状态机、数据站台和包级轮转仲裁；

2.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述异步FIFO深度为8，宽度为322位；其中低288位为数据位，包含256位的数据和32位的ECC校验；高34位为边带信息，包含SrcID、DstID、数据类型TYPE、MAF号以及边带信息的偶校验；本文共2种数据包格式，第一种包含有4个flit，每个flit都包含边带信息和数据；第二种包含有5个flit，具体为1个包头和4个数据，其中包头只包含边带信息不含数据，数据位为全0；数据不含边带信息而只有数据，边带信息位为全0。

3.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述译码逻辑，根据异步FIFO数据边带信息的DstID和TYPE域可知该数据的目的节点；译码有效即可向目的节点发起Req请求。

4.如权利要求1所述的一种基于自适

5.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述读使能逻辑当输出端口的所述轮转仲裁器向所述输入端口输出仲裁授权信号时，即向源节点发起读使能脉冲，源节点每接收一个脉冲信号，信用值加1；源节点初始信用值为所述输入端口中FIFO的深度，同时生成的信号为1有效时，FIFO的读指针加1。

6.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述站台无效逻辑，当两个目的节点都传输同一源节点的数据时，将两个目的节点输出端口返回的仲裁授权信号打一拍后，置其中一个仲裁授权信号无效，整个数据包只能在仲裁授权有效的目的节点上进行传输。

7.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述一级轮转仲裁，仲裁来自不同源节点的同一种虚通道的请求，只要仲裁上一个源节点的数据，只有该源节点的整包数据都传输完才会切换优先级；此外，该轮转仲裁器带有仲裁使能，仲裁使能定义为可写入下级站台。

8.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述输出状态机表明两个目的节点的虚通道传输数据的状态，包含ARB、TRANS1和TRANS2三个状态；ARB状态下，仲裁包头；TRANS1状态下，对于置无效的目的节点，该状态下当前数据实际不会传输到目的节点；对于非置无效目的节点，该状态下会一直传输数据包的剩余数据；TRANS2状态下，在TRANS1状态下置无效的目的节点传输下一个源节点的整包数据。

9.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述站台保证数据传输为流水设计，来自一个源节点的数据包需要连续传输完后才会传输下一个源节点的数据包，并且每个节点输出端口的每个虚通道都会设置一个站台。

10.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述包级轮转仲裁器，仲裁2种不同虚通道的数据包，请求当拍就输出仲裁结果；在仲裁器使能的情况下，每拍都会参与仲裁；无气泡传输时，请求当拍输出仲裁授权信号；有气泡时，无仲裁授权生成；当仲裁上一种虚通道的数据时需要一个计数器计数该虚通道数据包传输的数量，只有计数器达到该虚通道数据包的权重才会切换下一个虚通道的数据；此外，该轮转仲裁器带有仲裁使能，仲裁使能定义为可写入下级站台。

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【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述异步fifo深度为8，宽度为322位；其中低288位为数据位，包含256位的数据和32位的ecc校验；高34位为边带信息，包含srcid、dstid、数据类型type、maf号以及边带信息的偶校验；本文共2种数据包格式，第一种包含有4个flit，每个flit都包含边带信息和数据；第二种包含有5个flit，具体为1个包头和4个数据，其中包头只包含边带信息不含数据，数据位为全0；数据不含边带信息而只有数据，边带信息位为全0。

3.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述译码逻辑，根据异步fifo数据边带信息的dstid和type域可知该数据的目的节点；译码有效即可向目的节点发起req请求。

4.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述输入状态机，控制源节点虚通道数据请求的发送，包含arb、trans1和trans2三个状态；arb状态下，译码出req请求；trans1状态下，异步fifo非空时，将要传输的是arb状态下译码出的整包数据；fifo空时，无数据传输；该状态下最多传输一个flit；trans2状态下，传输剩余数据。

5.如权利要求1所述的一种基于自适应路由的片上网络系统，其特征在于，所述读使能逻辑当输出端口的所述轮转仲裁器向所述输入端口输出仲裁授权信号时，即向源节点发起读使能脉冲，源节点每接收一个脉冲信号，信用值加1；源节点初始信用值为所述输入端口中fifo的深度，同时生成的信号为1有效时，fifo的读指针加1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘帆，毕立强，杨亮，赵达，钱黎明，
申请(专利权)人：中电科申泰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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