一種高速高可靠的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元，包括資源接口模塊、DMA控制模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊；資源接口模塊產(chǎn)生接收使能、發(fā)送使能，DMA控制模塊進行接收使能時，控制數(shù)據(jù)同步模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊進行數(shù)據(jù)接收，進行發(fā)送使能時，控制數(shù)據(jù)同步模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊進行數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)同步模塊進行接收使能時允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊寫入數(shù)據(jù)并送至接收緩沖區(qū)，進行發(fā)送使能時允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊從發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)接口模塊進行接收使能時收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后送至數(shù)據(jù)同步模塊，進行發(fā)送使能時讀取數(shù)據(jù)形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送至片上路由器。本發(fā)明專利技術(shù)解決了異步時鐘域間任意長度數(shù)據(jù)包高速傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)實時性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及適用于通信速率及可靠性要求高的片上網(wǎng)絡(luò)芯片等大規(guī)模集成電路， 特別是一種高速高可靠的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元。
技術(shù)介紹
隨著片上系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度及工藝集成度的提高，傳統(tǒng)的片上共享總線體系結(jié)構(gòu)由 于全局同步、線延時、信號完整性、可擴展性等原因成為系統(tǒng)性能提升的瓶頸，而基于包交 換技術(shù)的片上網(wǎng)絡(luò)被認為是解決上述問題的可行方案。片上網(wǎng)絡(luò)主要由計算資源節(jié)點、網(wǎng) 絡(luò)適配單元和路由器組成。在系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)適配單元是完成計算資源節(jié)點與路由器連接通 信服務(wù)的關(guān)鍵組件，其性能直接影響到系統(tǒng)并行處理能力、高帶寬數(shù)據(jù)傳輸特性的發(fā)揮。 在傳統(tǒng)的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元設(shè)計中，計算資源節(jié)點通常采用10讀寫的方式與網(wǎng) 絡(luò)適配單元進行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)通信速率低，不利于系統(tǒng)并行性的發(fā)揮，無法有效滿足片上 網(wǎng)絡(luò)中異步時鐘域間的數(shù)據(jù)高速傳輸要求，在諸如航天等有高可靠性要求的應(yīng)用領(lǐng)域，網(wǎng) 絡(luò)適配單元應(yīng)能提供端到端的可靠通信。但是傳統(tǒng)的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元可靠性設(shè)計比較單 一，主要采用結(jié)構(gòu)冗余方式，這種方式雖在一定程度上提高了通信可靠性，但并未對數(shù)據(jù)傳 輸?shù)恼_性以及異步時鐘域的亞穩(wěn)態(tài)等影響通信可靠性的問題進行充分考慮。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通過采用DMA控制 +地址描述符表+異步先入先出隊列方法解決了異步時鐘域間任意長度數(shù)據(jù)包高速傳輸瓶 頸問題的高速高可靠的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元。 本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是：一種高速高可靠的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元，包括資源接口 模塊、DMA控制模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊，其中 資源接口模塊，接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的接收功能指令后，進行接收使能，接 收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的發(fā)送功能指令后，進行發(fā)送使能； DMA控制模塊，當(dāng)進行接收使能時，讀取接收描述符表，如果接收描述符表中接收 緩沖區(qū)起始地址為合法的存儲地址且計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)不滿時，產(chǎn)生并發(fā)送讀請 求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新接收描述符表中接收緩沖區(qū)存儲狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第 一接收先入先出隊列不滿時，產(chǎn)生第一接收先入先出隊列不滿信號至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，否則 控制資源接口模塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的接收功能指令，當(dāng)?shù)谝唤邮障热胂瘸?隊列不為空時，控制第一接收先入先出隊列將數(shù)據(jù)依次送至計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)； 當(dāng)進行發(fā)送使能時，讀取發(fā)送描述符表，如果發(fā)送描述符表中發(fā)送緩沖區(qū)起始地址為合法 的存儲地址且發(fā)送緩沖區(qū)不為空時，產(chǎn)生并發(fā)送寫請求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新發(fā)送描 述符表中當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)存儲狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第一發(fā)送先入先出隊列不為空時， 產(chǎn)生第一發(fā)送先入先出隊列不為空信號并送至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，當(dāng)?shù)谝话l(fā)送先入先出隊列不 滿時，控制第一發(fā)送先入先出隊列從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，否則控制資源 接口模塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的發(fā)送功能指令；所述的發(fā)送描述符表包括128 個發(fā)送描述符，每個發(fā)送描述符由發(fā)送緩沖區(qū)狀態(tài)、發(fā)送緩沖區(qū)起始地址組成，其中，發(fā)送 緩沖區(qū)狀態(tài)指計算資源節(jié)點中當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)的存儲狀態(tài)，發(fā)送緩沖區(qū)起始地址為該緩沖 區(qū)的首地址；所述的接收描述符表包括128個接收描述符，每個接收描述符由接收緩沖區(qū) 狀態(tài)、接收緩沖區(qū)起始地址組成，其中，接收緩沖區(qū)狀態(tài)指計算資源節(jié)點中當(dāng)前接收緩沖區(qū) 的存儲狀態(tài)，接收緩沖區(qū)起始地址為該緩沖區(qū)的首地址； 數(shù)據(jù)同步模塊，包括第一發(fā)送先入先出隊列、第一接收先入先出隊列；第一接收先 入先出隊列，接收DMA控制模塊的讀請求信號，如果第一接收先入先出隊列不滿，則允許網(wǎng) 絡(luò)接口模塊寫入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)，否則不允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝唤邮?先入先出隊列不為空時，將第一接收先入先出隊列中數(shù)據(jù)依次送至計算資源節(jié)點中接收緩 沖區(qū)； 第一發(fā)送先入先出隊列，接收DMA控制模塊的寫請求信號，如果第一發(fā)送先入先 出隊列不滿，則從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，否則不從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩 沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝话l(fā)送先入先出隊列不為空信號時，允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊依次讀取數(shù) 據(jù)； 網(wǎng)絡(luò)接口模塊，接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后進行校驗，當(dāng)校驗通過且接收到第一接收先入 先出隊列不滿信號時，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包送至數(shù)據(jù)同步模塊并寫入第一接收先入先出隊列，否 則重新接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；當(dāng)接收到第一發(fā)送先入先出隊列不為空信號時，從數(shù)據(jù)同步模塊 中讀取數(shù)據(jù)后按照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式進行封裝，并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送至片上路由器。 所述的DMA控制模塊包括控制寄存器、狀態(tài)寄存器、發(fā)送描述符表地址寄存器、接 收描述符表地址寄存器，其中 當(dāng)進行接收使能時，控制寄存器從接收描述符表地址寄存器中讀取接收描述符 表，如果接收描述符表中接收緩沖區(qū)起始地址為合法的存儲地址且接收緩沖區(qū)不滿時，產(chǎn) 生并發(fā)送讀請求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新接收描述符表中接收緩沖區(qū)存儲狀態(tài)，狀態(tài)寄 存器監(jiān)測接收過程，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第一接收先入先出隊列不滿時，產(chǎn)生第一接收先入 先出隊列不滿信號至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，當(dāng)?shù)谝唤邮障热胂瘸鲫犃胁粸榭諘r，控制第一接收先 入先出隊列將數(shù)據(jù)依次送至計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)，如果接收描述符表中接收緩沖區(qū) 起始地址為不合法的存儲地址或計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)已滿，則控制寄存器控制資源 接口模塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的接收功能指令； 當(dāng)進行發(fā)送使能時，控制寄存器從發(fā)送描述符表地址寄存器中讀取發(fā)送描述符 表，如果發(fā)送描述符表中發(fā)送緩沖區(qū)起始地址為合法的存儲地址且發(fā)送緩沖區(qū)不為空時， 產(chǎn)生并發(fā)送寫請求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新發(fā)送描述符表中當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)存儲狀態(tài)， 狀態(tài)寄存器監(jiān)測發(fā)送過程，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第一發(fā)送先入先出隊列不為空時，產(chǎn)生第一 發(fā)送先入先出隊列不為空信號并送至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，當(dāng)?shù)谝话l(fā)送先入先出隊列不滿時，控 制第一發(fā)送先入先出隊列從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，如果發(fā)送描述符表中發(fā) 送緩沖區(qū)起始地址為不合法的存儲地址或發(fā)送緩沖區(qū)已滿，則控制寄存器控制資源接口模 塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的發(fā)送功能指令。 所述的網(wǎng)絡(luò)接口模塊包括接收單元、發(fā)送單元，第二接收先入先出隊列單元、第二 發(fā)送先入先出隊列單元，其中： 第二接收先入先出隊列單元，接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后進行緩存后送至接收單元，當(dāng)接 收到第一接收先入先出隊列不滿信號時，將校驗后的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包送至數(shù)據(jù)同步模塊并寫入 第一接收先入先出隊列； 接收單元，接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后進行校驗，如果校驗通過且當(dāng)?shù)诙邮障热胂瘸鲫?列不滿時，則將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包寫入第二接收先入先出隊列； 第二發(fā)送先入先出隊列單元，當(dāng)接收到第一發(fā)送先入先出隊列不為空信號時，從 數(shù)據(jù)同步模塊的第一發(fā)送先入先出隊列讀取數(shù)據(jù)并緩存； 發(fā)送單元，從第二發(fā)送先入先出隊列單元中讀取數(shù)據(jù)后按照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式進行 封裝，并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包送至片上路由器。 所述的校驗包括格式校驗、奇偶校驗。 所述的第一發(fā)送先入先出隊列、第一接收先入先出隊列、第二接收先入先出隊列 或第二發(fā)送先入先出隊列為雙端口RAM。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于： (1)本專利技術(shù)片上網(wǎng)絡(luò)適配單元采用DMA控制+地址描述符表+異步先入先出隊列 的高速設(shè)計方案，解決了異步時鐘域間任意長度數(shù)據(jù)包高速傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng) 實時性。與采用10訪問模式的網(wǎng)絡(luò)適配單元相比，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種高速高可靠的片上網(wǎng)絡(luò)適配單元，其特征在于包括資源接口模塊、DMA控制模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊，其中資源接口模塊，接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的接收功能指令后，進行接收使能，接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的發(fā)送功能指令后，進行發(fā)送使能；DMA控制模塊，當(dāng)進行接收使能時，讀取接收描述符表，如果接收描述符表中接收緩沖區(qū)起始地址為合法的存儲地址且計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)不滿時，產(chǎn)生并發(fā)送讀請求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新接收描述符表中接收緩沖區(qū)存儲狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第一接收先入先出隊列不滿時，產(chǎn)生第一接收先入先出隊列不滿信號至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，否則控制資源接口模塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的接收功能指令，當(dāng)?shù)谝唤邮障热胂瘸鲫犃胁粸榭諘r，控制第一接收先入先出隊列將數(shù)據(jù)依次送至計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)；當(dāng)進行發(fā)送使能時，讀取發(fā)送描述符表，如果發(fā)送描述符表中發(fā)送緩沖區(qū)起始地址為合法的存儲地址且發(fā)送緩沖區(qū)不為空時，產(chǎn)生并發(fā)送寫請求信號至數(shù)據(jù)同步模塊并更新發(fā)送描述符表中當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)存儲狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)同步模塊中第一發(fā)送先入先出隊列不為空時，產(chǎn)生第一發(fā)送先入先出隊列不為空信號并送至網(wǎng)絡(luò)接口模塊，當(dāng)?shù)谝话l(fā)送先入先出隊列不滿時，控制第一發(fā)送先入先出隊列從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，否則控制資源接口模塊重新接收片上計算資源節(jié)點產(chǎn)生的發(fā)送功能指令；所述的發(fā)送描述符表包括128個發(fā)送描述符，每個發(fā)送描述符由發(fā)送緩沖區(qū)狀態(tài)、發(fā)送緩沖區(qū)起始地址組成，其中，發(fā)送緩沖區(qū)狀態(tài)指計算資源節(jié)點中當(dāng)前發(fā)送緩沖區(qū)的存儲狀態(tài)，發(fā)送緩沖區(qū)起始地址為該緩沖區(qū)的首地址；所述的接收描述符表包括128個接收描述符，每個接收描述符由接收緩沖區(qū)狀態(tài)、接收緩沖區(qū)起始地址組成，其中，接收緩沖區(qū)狀態(tài)指計算資源節(jié)點中當(dāng)前接收緩沖區(qū)的存儲狀態(tài)，接收緩沖區(qū)起始地址為該緩沖區(qū)的首地址；數(shù)據(jù)同步模塊，包括第一發(fā)送先入先出隊列、第一接收先入先出隊列；第一接收先入先出隊列，接收DMA控制模塊的讀請求信號，如果第一接收先入先出隊列不滿，則允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊寫入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)，否則不允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝唤邮障热胂瘸鲫犃胁粸榭諘r，將第一接收先入先出隊列中數(shù)據(jù)依次送至計算資源節(jié)點中接收緩沖區(qū)；第一發(fā)送先入先出隊列，接收DMA控制模塊的寫請求信號，如果第一發(fā)送先入先出隊列不滿，則從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，否則不從計算資源節(jié)點中發(fā)送緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝话l(fā)送先入先出隊列不為空信號時，允許網(wǎng)絡(luò)接口模塊依次讀取數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)接口模塊，接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后進行校驗，當(dāng)校驗通過且接收到第一接收先入先出隊列不滿信號時，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包送至數(shù)據(jù)同步模塊并寫入第一接收先入先出隊列，否則重新接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；當(dāng)接收到第一發(fā)送先入先出隊列不為空信號時，從數(shù)據(jù)同步模塊中讀取數(shù)據(jù)后按照網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式進行封裝，并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送至片上路由器。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉淑芬，苗志富，夏冰冰，程照強，劉鴻瑾，呂欣欣，吳一帆，楊樺，劉波，
申請(專利權(quán))人：北京控制工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。