一種片上網絡拓撲結構及其自適應路由方法技術

本發明專利技術一種片上網絡拓撲結構及其自適應路由方法，屬于片上網絡領域，本發明專利技術路由平均跳數和網絡直徑都更小，H-annular?Mes具結構采用折半的連線，避免長連線在網絡結構較大時帶來的延遲問題，并沒有為了提升訪問速度來消耗更多的資源和空間；本發明專利技術采用基于局部阻塞判斷的自適應路由方法，不再被動的執行路由策略，而是通過對路由環境中阻塞信息的監控，結合“最短路徑策略”，動態的調整下一跳的路由節點，盡可能規避阻塞嚴重或出現故障的路由節點，使數據通道的選擇能夠根據阻塞情況自主調整，減小路由延遲提高數據的傳輸效率；路由方法具有的較高自適應性可以讓數據盡可能節省時間地傳輸到目的地址。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于片上網絡領域，具體涉及一種片上網絡拓撲結構及其自適應路由方 法。
技術介紹
隨著集成電路技術的飛速發展，系統規模越來越大，時鐘頻率越來越高，傳統總線 時鐘和功耗方面的問題越來越難以解決；片上網絡（NetworkonChip，NoC)可以很好的解 決這些問題，已逐漸成為片上多核的標準通信架構； 目前，大多數片上網絡采用最典型的2D-Mesh(二維網格）結構或者2D-Torus(二 維環狀）結構；2D-Mesh拓撲結構，其節點之間的連線方式比較簡單，路由方法和物理實現 難度相對較低，占用的片上資源比較少；但是隨著網絡直徑的增加，節點間的距離會增大， 導致路由延遲大大增加，數據傳輸效率大大降低；2D-T〇rUS拓撲結構的每一個路由節點都 與四個方向的路由節點相連接，每個節點的結構相同，使得其具有很好的可擴展性，且其路 由路徑的多樣性有效降低了阻塞的發生，提高了網絡的傳輸效率；但是，基于2D-T〇rUS拓 撲結構的片上網絡，由于增加了首尾節點的長連線，會增加傳輸延遲，帶來路由死鎖的問 題；若采用虛擬通道的方法來解決這個問題，會占據大量的片上資源，并不利于硬件實現， 從而無法體現出片上網絡的優越性； 此外，片上網絡路由方法的設計對于片上網絡的性能也是至關重要的；路由方法 的設計目標在于是否能夠有效地避免阻塞的發生，充分利用片上網絡的空閑資源，以此來 改善片上網絡的延遲和吞吐率；同時路由方法的設計還要盡可能少的占用片上資源，減小 片上網絡的功耗；現在，大多數片上網絡采用確定性路由方法，當源節點和目的節點確定 后，其傳輸的路徑也就確定了，當該路徑上某一節點發生阻塞時，數據包會停止路由進行等 待；因此，這種路由方法增加了網絡傳輸的延遲，導致整個網絡負載的不平衡。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提出， 以達到減小路由平均跳數和網絡直徑，實現根據阻塞情況自主調整，減小路由延遲，提高數 據的傳輸效率的目的。 -種片上網絡拓撲結構，該片上網絡拓撲結構為一個NXN的H-annularMesh(半 環形網格）片上網絡拓撲結構。 所述的N為偶數時，將片上網絡中每一行中間的兩個節點與該行的首尾節點相連 接，將片上網絡中每一列中間的兩個節點與該列的首尾節點相連接。 所述的N為奇數時，將每一行中間節點左右兩側的節點與首尾節點相連接，將每 一列中間節點上下兩側的節點與首尾節點相連接。 該片上網絡拓撲結構x方向上新增連接線的方向為Tx方向，y方向上新增連接線 的方向為Ty方向。 所述的節點即為路由器，其中，既有Tx方向連線又有Ty方向連線的路由器有7個 端口，包括：本地端口、東向端口、西向端口、南向端口、北向端口、Tx端口和Ty端口；只有 Tx方向或Ty方向連線的路由器有6個端口，包括：本地端口、東向端口、西向端口、南向端 口、北向端口、Tx端口或Ty端口；其余的路由器有5個端口，包括：本地端口、東向端口、西 向端口、南向端口和北向端口。 采用所述的片上網絡拓撲結構進行的自適應路由方法，包括以下步驟： 步驟1、在片上網絡拓撲結構中，根據用戶發送請求信息確定源節點和目的節點； 步驟2、判斷當前節點本身是否為目的節點，若是，則將要求發送的數據發送至當 前節點的本地端口，否則，執行步驟3 ; 步驟3、判斷當前節點與目的節點之間的方向為東西方向之一、或南北方向之一、 或東南方向、或西南方向、或東北方向、或西北方向，若為東西方向之一，則執行步驟4 ;若 為南北方向之一，則執行步驟6 ;若為東南方向，則執行步驟8 ;若為西南方向，則執行步驟 10 ;若為東北方向，則執行步驟12 ;若為西北方向，則執行步驟14 ; 步驟4、判斷當前節點是否有Tx端口，若有，則執行步驟5;否則，將要求發送的數 據發送至東向端口或西向端口； 步驟5、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Tx方向連線且該連線屬于 當前節點的Tx端口，若有，則將要求發送的數據發送至Tx端口，否則，將要求發送的數據發 送至東向端口或西向端口； 步驟6、判斷當前節點是否有Ty端口，若有，則執行步驟7;否則，將要求發送的數 據發送至南向端口或北向端口； 步驟7、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Ty方向連線且該連線屬于 當前節點的Ty端口，若有，則將要求發送的數據發送至Ty端口，否則，將要求發送的數據發 送至南向端口或北向端口； 步驟8、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Tx方向連線且該連線屬于 當前節點的Tx端口，或當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Ty方向連線且該連線屬 于當前節點的Ty端口，若有，則將要求發送的數據發送至Tx端口或Ty端口，否則，執行步 驟9 ; 步驟9、判斷當前節點的東向端口和南向端口是否有阻塞情況，若上述兩個端口均 阻塞，則等待阻塞情況消失后將要求發送的數據發送至東向端口或南向端口，若上述兩個 端口其中之一阻塞，則將要求發送的數據發送至未阻塞的端口，若上述兩個端口均未阻塞， 則通過輪轉的方式將要求發送的數據發送至東向端口或南向端口； 步驟10、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Tx方向連線且該連線屬 于當前節點的Tx端口，或當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Ty方向連線且該連線 屬于當前節點的Ty端口，若有，則將要求發送的數據發送至Tx端口或Ty端口，否則，執行 步驟11 ; 步驟11、判斷當前節點的西向端口和南向端口是否有阻塞情況，若上述兩個端口 均阻塞，則等待阻塞情況消失后將要求發送的數據發送至西向端口或南向端口，若上述兩 個端口其中之一阻塞，則將要求發送的數據發送至未阻塞的端口，若上述兩個端口均未阻 塞，則通過輪轉的方式將要求發送的數據發送至西向端口或南向端口； 步驟12、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Tx方向連線且該連線屬 于當前節點的Tx端口，或當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Ty方向連線且該連線 屬于當前節點的Ty端口，若有，則將要求發送的數據發送至Tx端口或Ty端口，否則，執行 步驟13 ; 步驟13、判斷當前節點的東向端口和北向端口是否有阻塞情況，若上述兩個端口 均阻塞，則等待阻塞情況消失后將要求發送的數據發送至東向端口或北向端口，若上述兩 個端口其中之一阻塞，則將要求發送的數據發送至未阻塞的端口，若上述兩個端口均未阻 塞，則通過輪轉的方式將要求發送的數據發送至東向端口或北向端口； 步驟14、判斷當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Tx方向連線且該連線屬 于當前節點的Tx端口，或當前節點與目的節點之間的路徑上是否有Ty方向連線且該連線 屬于當前節點的Ty端口，若有，則將要求發送的數據發送至Tx端口或Ty端口，否則，執行 步驟15 ; 步驟15、判斷當前節點的西向端口和北向端口是否有阻塞情況，若上述兩個端口 均阻塞，則等待阻塞情況消失后將要求發送的數據發送至西向端口或北向端口，若上述兩 個端口其中之一阻塞，則將要求發送的數據發送至未阻塞的端口，若上述兩個端口均未阻 塞，則通過輪轉的方式將要求發送的數據發送至西向端口或北向端口； 步驟16、返回執行步驟2,直至當前節點為目的節點。 步驟2所述的當前節點，初始時為源節點。 步驟8所述的將要求發送的數據發送至Tx端口或Ty端口，需本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種片上網絡拓撲結構，其特征在于，該片上網絡拓撲結構為一個N×N的半環形Mesh網絡拓撲結構。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王愛俠，李貞妮，李晶皎，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21