專利名稱：總線控制裝置以及向總線控制裝置輸出指示的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在具備被網(wǎng)絡化的通信總線的半導體芯片中進行通信總線的控制的裝置、方法以及程序。
背景技術：
近年來,伴隨著SoC(System on Chip)或處理器的高功能化,取代通常的通信總線，關注著作為網(wǎng)絡型總線的NoC(Network on Chip)。在NoC中，可以相互連接多個總線主控器(master)或存儲器。
例如，圖I (a)以及(b)表示NoC總線的一部分結構。圖I (a)是表示硬件連接結構例的圖，

圖1(b)表示其示意圖。圖1(a)以及(b)示出設置在芯片10上的總線主控器Ia Ic分別經(jīng)由總線控制裝置(R)2而與總線3連接。其中，以下的本申請附圖的NoC總線以圖1(b)所示的示意圖進行描述。圖2表示以2維網(wǎng)格(mesh)型結合了總線主控器的NoC總線的結構例。針對每個微型處理器或DSP、存儲器、輸入輸出電路等總線主控器，配置進行數(shù)據(jù)傳送路徑的控制的中繼節(jié)點R，以短布線連接(link)中繼節(jié)點R之間。在本申請說明書中，中繼節(jié)點R也被稱作中繼裝置或總線控制裝置。在這種構成中，存在多個用于從發(fā)送源的總線主控器向接收目的地的總線主控器進行數(shù)據(jù)傳送的通信路徑。例如，圖3表示從發(fā)送源到發(fā)送目的地為止的3條路徑(I) ⑶。與總線的負荷狀況相匹配地從多個選擇候選路徑之中選擇最佳路徑，從而傳送數(shù)據(jù)有效地分散在芯片整體中，能夠預料總線的平均利用效率的提高。因而，總線整體的吞吐量(throughput)得以提高，可以降低設計時或工作時的總線的工作頻率，能夠降低芯片的功耗。另外，由于總線主控器之間的數(shù)據(jù)傳送用的等待時間(延遲時間)得以改善，因而能夠最大限度地提升總線主控器的性能(performance),也涉及芯片整體的處理能力的提高。在專利文獻I中公開了與總線的狀態(tài)相匹配地在相互連接總線主控器的總線上選擇多個數(shù)據(jù)傳送路徑的方法。根據(jù)專利文獻I的技術，從發(fā)送源的總線主控器到接收目的地的總線主控器，以幀為單位對傳送對象的數(shù)據(jù)進行傳送。在接收目的地正常地接收了幀的情況下，返回應答(acknowledge)數(shù)據(jù)，否則不返回應答數(shù)據(jù)。發(fā)送源的總線主控器根據(jù)沒有返回應答數(shù)據(jù)來檢測幀傳送的不良情況，并通過選擇其他發(fā)送路徑來再次發(fā)送幀，從而繼續(xù)進行通信。在接收到的幀的頭部(header)中檢測到錯誤的情況下，因為在接收目的地的總線主控器中幀被廢棄，所以在發(fā)送源的總線主控器中不會接收應答數(shù)據(jù)。另外，在利用中的數(shù)據(jù)傳送路徑中，幀的傳送延遲會變大，在規(guī)定時間內幀仍未到達接收目的地的情況下，在規(guī)定時間內也無法接收應答數(shù)據(jù)，從而發(fā)生路徑的切換。與數(shù)據(jù)傳送路徑的狀態(tài)相匹配地動態(tài)地切換路徑，從而可以利用傳送延遲和錯誤少的路徑進行通信?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻
專利文獻I :日本發(fā)明第3816531號說明書

發(fā)明內容
(發(fā)明所要解決的技術問題)在采用作為現(xiàn)有技術的多個路徑控制技術的情況下，發(fā)送源的總線主控器通過檢測傳送延遲時間的惡化來判定為有必要切換數(shù)據(jù)傳送路徑，以本身的數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)最優(yōu)的方式進行路徑的選擇(利己的路徑選擇)。換言之，發(fā)送源的總線主控器想要通過將使用路徑從高負荷的路徑切換為低負荷的路徑來改善傳送延遲時間。然而，在存在獨立工作的多個總線主控器這樣的一般NoC中，即便各總線主控器采用現(xiàn)有方法進行路徑切換，也未必能達成數(shù)據(jù)傳送性能的改善。其理由在于，獨立工作的多個總線主控器想要彼此爭奪來選擇最優(yōu)路徑，所以會發(fā)生數(shù)據(jù)傳送路徑以及鏈路資源的爭奪，在幾個鏈路中會集中來自多個發(fā)送源的傳送數(shù)據(jù)。其結果，在各路徑間流動的傳送數(shù)據(jù)流量的偏差會擴大。由于該傳送數(shù)據(jù)流量的偏差所引起的傳送延遲時間的惡化，使得各總線主控器反復進行路徑的再次選擇，因而路徑切換所需的延遲時間會增大。另外，數(shù)據(jù)傳送所需的等待時間也會增大，由此各總線主控器的工作速度受到限制。例如，在進行處理器與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送時，與存儲器訪問等待時間對應的處理器的等待周期(weight cycle)數(shù)會增大，從而關系到處理性能的下降。另外，由于爭奪而導致吞吐量下降，在總線上消耗的電力也會增加。這是因為，如果不提高總線的工作頻率，則無法獲得所期望的總線傳送能力。若由構成總線的晶體管的功耗P表示總線的功耗，并設開關速率為α、電路的電容為C、電源電壓為V、工作頻率為f，則可由數(shù)學式I表示功耗P。[數(shù)學式I]P= α · C · V2 · f其中，在此提及的“構成總線的晶體管”包括在發(fā)送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡要素、與接收該數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡要素之間存在的網(wǎng)絡要素(例如，中繼節(jié)點)的晶體管。另外，通過抑制工作頻率，從而電源電壓也以數(shù)學式2所示的關系降低。[數(shù)學式2]
權利要求
1.一種總線控制裝置，其設置在總線主控器與被網(wǎng)絡化的通信總線之間，并對在所述通信總線上流動的數(shù)據(jù)包的發(fā)送路徑進行控制，所述總線控制裝置具備 路徑表管理部，其對多個發(fā)送路徑以及所述多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況進行管理； 參數(shù)生成部，其生成符合規(guī)定的概率分布的參數(shù)、或者符合預先確定的規(guī)則的參數(shù)； 決定部，其基于所述多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況和所述參數(shù)，決定發(fā)送路徑；和 中繼部，其進行在所述通信總線上流動的數(shù)據(jù)包的中繼處理。
2.根據(jù)權利要求I所述的總線控制裝置，其中， 所述總線控制裝置還具備切換部，其將所述數(shù)據(jù)包的發(fā)送路徑切換為由所述決定部決定的新的發(fā)送路徑， 所述中繼部利用由所述切換部切換后的所述新的發(fā)送路徑來發(fā)送所述數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權利要求I所述的總線控制裝置，其中， 所述決定部根據(jù)所述參數(shù)是否被包括在基于表示所述發(fā)送狀況的評價值計算出的選擇概率的范圍內，決定是否切換為與所述選擇概率對應的發(fā)送路徑。
4.根據(jù)權利要求I所述的總線控制裝置，其中， 所述決定部使用與各路徑的發(fā)送狀況的良好程度成比例的概率分布來進行路徑的選擇。
5.根據(jù)權利要求4所述的總線控制裝置，其中， 所述決定部針對傳輸速率比基準值高的速率的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流，修正已經(jīng)在使用中的路徑的選擇概率，并限制路徑切換概率。
6.根據(jù)權利要求3所述的總線控制裝置，其中， 所述路徑表管理部將發(fā)送狀況低于預先確定的基準的路徑確定為切換對象的路徑，所述參數(shù)生成部利用以熱噪聲為基準的隨機數(shù)、或者基于均勻分布、泊松分布或正態(tài)分布的偽隨機數(shù)來生成所述參數(shù)， 關于在所述切換對象的路徑上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流，所述決定部計算出隨著所述發(fā)送狀況的惡化而變大的評價值，根據(jù)所述參數(shù)是否被包括在所述評價值的范圍內，來決定是否切換為與所述評價值對應的發(fā)送路徑。
7.根據(jù)權利要求3所述的總線控制裝置，其中， 所述路徑表管理部將發(fā)送狀況低于預先確定的基準的路徑確定為切換對象的路徑， 所述參數(shù)生成部利用規(guī)則性變化的計數(shù)器來生成所述參數(shù)， 關于在所述切換對象的路徑上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流，所述決定部計算出隨著所述發(fā)送狀況的惡化而變大的評價值，根據(jù)所述參數(shù)是否被包括在所述評價值的范圍內，決定是否切換為與所述評價值對應的發(fā)送路徑。
8.—種控制裝置，其向設置在總線主控器與被網(wǎng)絡化的通信總線之間的總線控制裝置輸出指示，從而對在所述通信總線上流動的數(shù)據(jù)包的發(fā)送路徑進行控制，所述控制裝置具備 路徑表管理部，其對多個發(fā)送路徑以及所述多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況進行管理； 參數(shù)生成部，其生成符合規(guī)定的概率分布的參數(shù)、或者符合預先確定的規(guī)則的參數(shù)；和決定部，其基于所述多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況和所述參數(shù)，決定發(fā)送路徑，并 向所述總線控制裝置輸出與所決定的所述發(fā)送路徑相關的指示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種總線控制裝置以及向總線控制裝置輸出指示的控制裝置，通過有效地抑制路徑切換時的資源爭奪，可縮短路徑切換延遲，提高總線的平均利用效率?？偩€控制裝置設置在總線主控器與被網(wǎng)絡化的通信總線之間，并對在通信總線上流動的數(shù)據(jù)包的發(fā)送路徑進行控制。總線控制裝置具備路徑表管理部，其對多個發(fā)送路徑以及多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況進行管理；參數(shù)生成部，其生成符合規(guī)定的概率分布的參數(shù)、或者符合預先確定的規(guī)則的參數(shù)；決定部，其基于多個發(fā)送路徑的每一個的發(fā)送狀況和參數(shù)，決定發(fā)送路徑；和中繼部，其進行在通信總線上流動的數(shù)據(jù)包的中繼處理。
文檔編號G06F13/14GK102893268SQ20118002408
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者石井友規(guī), 山口孝雄, 吉田篤 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社