一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于異構(gòu)多核建模領(lǐng)域，具體為一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法。其具體方法如下：系統(tǒng)內(nèi)建NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型，包括：片上路由器Router模型、網(wǎng)絡(luò)接口NI模型、鏈路Link模型。系統(tǒng)提供NoC模型生成器NoC_gen，根據(jù)用戶輸入的定制NoC配置文件，生成定制NoC模型。本發(fā)明涉及的異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法，可根據(jù)用戶定制的片上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)配置文件，快速準(zhǔn)確的生成片上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型，減少用戶模型編寫(xiě)與調(diào)試時(shí)間，加快多核處理器系統(tǒng)架構(gòu)探索進(jìn)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于異構(gòu)多核建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)代SoC (System-on-Chip)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，集成了越來(lái)越多的IP核(Intellectual Property core),隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，IP核間通信效率越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的基于總線的通信機(jī)制已難以滿足眾多IP核間通信需求。近年發(fā)展起來(lái)的片上網(wǎng)絡(luò)NoC (Network On Chip)技術(shù),借鑒計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的概念,在芯片內(nèi)采用分段式、mult1-hop方式通信，使用本地通信機(jī)制，避免全局通信，避免芯片內(nèi)的長(zhǎng)線；各IP核間可并行通信，提高整體通信效率；Link可以共享，減少連線，減少布線擁塞；各IP僅與NoC網(wǎng)絡(luò)通信，模塊相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)級(jí)分區(qū)塊，可以單獨(dú)設(shè)置電壓、運(yùn)行頻率，支持DVFS (dynamic voltageand frequency scaling)
[0003]復(fù)雜系統(tǒng)中IP核間通信問(wèn)題日益突出，設(shè)計(jì)理念已從computation-centric轉(zhuǎn)為communication-centric。NoC是實(shí)現(xiàn)核間通信的關(guān)鍵部件,其設(shè)計(jì)對(duì)整體系統(tǒng)有決定性影響。NoC自提出以來(lái)，一直是研究熱點(diǎn)。NoC涉及內(nèi)容廣泛，主要研究?jī)?nèi)容包括:拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交換技術(shù)、路由器設(shè)計(jì)、路由算法、仲裁與通道分配、流量控制、鏈路設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)、服務(wù)質(zhì)量QoS、容錯(cuò)設(shè)計(jì)、建模評(píng)估、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等。
[0004]NoC有巨大的設(shè)計(jì)空間，需要確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交換方式、是否實(shí)現(xiàn)虛通道以及虛通道個(gè)數(shù)、buffer大小、flit大小、phit大小、路由算法、如何滿足QoS、如何容錯(cuò)等。對(duì)復(fù)雜、不規(guī)則NoC系統(tǒng)，難以用數(shù)學(xué)方法分析其性能，且不同應(yīng)用流量模式下，NoC性能表現(xiàn)亦不同，建模仿真是可行的分析方法。先建立系統(tǒng)模型，用模型進(jìn)行架構(gòu)探索，是確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)正確、一次成功的關(guān)鍵。大規(guī)模復(fù)雜NoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要快速的建模、評(píng)價(jià)工具，用于NoC架構(gòu)探索，評(píng)估性能、功耗和面積等，確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0005]關(guān)于NoC建模研究項(xiàng)目大致分為3類(lèi):
(I)regular network simulators
這類(lèi)仿真器是在NS-2，opnet, OMNET++等基礎(chǔ)上添加NoC支持，屬于行為級(jí)建模，難以做到結(jié)構(gòu)級(jí)，難以評(píng)估硬件代價(jià)。
[0006](2) dedicated NoC simulator
專(zhuān)用的 NoC 仿真器,如 nostrum, noxim, nirgam,......(3) full-system simulator + NoC model
在全系統(tǒng)仿真環(huán)境中添加NoC建模模塊，如GEMS (GEM5) + GARNET。
[0007]現(xiàn)有NoC建模分析系統(tǒng)(如nocsim、nirgam、nostrum等)普遍不足的地方:(I)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持有限，一般不支持不規(guī)則拓?fù)洌?2)只支持均勻或統(tǒng)計(jì)流量模型，不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)(App-Driven)，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)的性能表現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法，可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的生成片上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型。具體步驟如下:
Cl)系統(tǒng)內(nèi)建NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型，所述NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型包括片上路由器Router模型、網(wǎng)絡(luò)接口 NI模型和鏈路Link模型；其中:
所述Router、NI和Link模型采用TLM2.0接口標(biāo)準(zhǔn)；Router模型中具有本地、東、北、西、南共5組端口，每組端口具有發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，同時(shí)目標(biāo)接口具有FIFO ； Link模型兩端分別是發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，可配置延時(shí)信息delay，用于對(duì)實(shí)際物理鏈路延時(shí)建模；NI模型在與NoC連接側(cè)具有I對(duì)發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，在與計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接側(cè)具有I個(gè)目標(biāo)接口 ；Router、NI和Link模型通過(guò)接口互連；
(2)用戶對(duì)欲定制的NoC中Router、N1、Link進(jìn)行編號(hào)，并將每一個(gè)Link、NI 和Router信息按如下格式寫(xiě)入配置文件: struct Link_info_t {//Link 信息結(jié)構(gòu)
unsigned int ID;//Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_ID;//連接到此 Link 的 Router 或 NI 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_port; //連接到此 Link 的 Router 所用端口號(hào)
Il其他信息域Il與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不
限定
};
struct NI_info_t {//NI 信息結(jié)構(gòu)
unsigned int ID;//NI 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_index_from_PE; //連接到此 NI 的計(jì)算節(jié)點(diǎn) PE 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_ID;//連接到此 NI 的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
Il其他信息域Il與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不
限定
};
struct router_info_t {//Router 信息結(jié)構(gòu)
unsigned int ID;//此 Router 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_L0CAL;//連接到 LOCAL 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_EAST;// 連接到 EAST 端口 的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_N0RTH;//連接到 NORTH 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_WEST;// 連接到 WEST 端口 的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_S0UTH;//連接到 SOUTH 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
Il其他信息域Il與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不
限定
};
(3)系統(tǒng)提供NoC模型生成器NoC_gen,根據(jù)上述用戶輸入的定制NoC配置文件,生成定制NoC模型。
[0009]上述步驟(3)中，NoC模型生成器NoC_gen的工作流程如下:
(I)開(kāi)始；(2)分析命令行參數(shù)，打開(kāi)Noc配置文件；
(3)讀取所有NI配置；
(4)讀取所有Link配置；
(5)讀取所有Router配置；
(6)輸出模型文件頭部；
(7)輸出NI配置及例化語(yǔ)句；
(8)輸出Link配置及例化語(yǔ)句；
(9)輸出Router配置及例化語(yǔ)句；
(10)輸出至NI目標(biāo)接口綁定語(yǔ)句；
(11)輸出至Link目標(biāo)接口綁定語(yǔ)句；
(12)輸出至Router目標(biāo)接口綁定語(yǔ)句；
(13)輸出配置文件尾部；
(14)結(jié)束。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:它可根據(jù)用戶定制的片上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)配置文件，快速準(zhǔn)確的生成片上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型，減少用戶模型編寫(xiě)與調(diào)試時(shí)間，加快多核處理器系統(tǒng)架構(gòu)探索進(jìn)程。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明涉及的一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明涉及的NoC基本組件Router、Link與NI模型。
[0013]圖3是本發(fā)明中片上網(wǎng)絡(luò)模型生成工具NoC_gen的軟件流程圖。
[0014]圖4是采用本發(fā)明涉及的片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法，構(gòu)建的異構(gòu)多核虛擬平臺(tái)建模工具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0016]實(shí)施例1
本實(shí)施例公開(kāi)一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法，其流程如圖1所示。
[0017]首先，系統(tǒng)內(nèi)建NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型，NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型包括片上路由器Router模型、網(wǎng)絡(luò)接口 NI模型和鏈路Link模型；Router、NI和Link模型均采用TLM2.0接口標(biāo)準(zhǔn)；Router模型中具有本地、東、北、西、南共5組端口，每組端口具有發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，同時(shí)目標(biāo)接口具有FIFO ； Link模型兩端分別是發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，可配置延時(shí)信息，用于對(duì)實(shí)際物理鏈路延時(shí)建模；NI模型在與NoC連接側(cè)具有I對(duì)發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，在與計(jì)算 節(jié)點(diǎn)連接側(cè)具有I個(gè)目標(biāo)接口 ；Router、NI和Link模型通過(guò)接口互連。
[0018]接著，用戶對(duì)欲定制的NoC中Router、NI和Link進(jìn)行編號(hào)，并將每一個(gè)Link、NI和Router信息按格式寫(xiě)入配置文件；以圖1上部2X2 NoC結(jié)構(gòu)為例，舉例說(shuō)明如何書(shū)寫(xiě)NoC配置文件如下:
對(duì)NI節(jié)點(diǎn)01000000，其配置信息如下:

{
ID= 0x01000000;
【權(quán)利要求】
1.一種異構(gòu)多核系統(tǒng)中片上網(wǎng)絡(luò)模型定制建模方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)系統(tǒng)內(nèi)建NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型，所述NoC基本網(wǎng)絡(luò)組件模型包括片上路由器Router模型、網(wǎng)絡(luò)接口 NI模型和鏈路Link模型；其中: 所述Router、NI和Link模型采用TLM2.0接口標(biāo)準(zhǔn)；Router模型中具有本地、東、北、西、南共5組端口，每組端口具有發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，同時(shí)目標(biāo)接口具有FIFO ； Link模型兩端分別是發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，可配置延時(shí)信息，用于對(duì)實(shí)際物理鏈路延時(shí)建模；NI模型在與NoC連接側(cè)具有I對(duì)發(fā)起者接口和目標(biāo)接口，在與計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接側(cè)具有I個(gè)目標(biāo)接口 ；Router、NI和Link模型通過(guò)接口互連； (2)用戶對(duì)欲定制的NoC中Router、NI和Link進(jìn)行編號(hào)，并將每一個(gè)Link、NI 和Router信息按如下格式寫(xiě)入配置文件: struct Link_info_t {//Link 信息結(jié)構(gòu) unsigned int ID;//Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_ID;// 連接至丨』此 Link 的 Router 或NI標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_port; //連接到此 Link 的 Router 所用端口號(hào) Il其他信息域 Il與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不限定 }; struct NI_info_t {//NI 信息結(jié)構(gòu) unsigned int ID;//NI 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_index_from_PE; //連接到此 NI 的計(jì)算節(jié)點(diǎn) PE 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int socket_from_ID;//連接到此 NI 的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào) //其他信息域//與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不限定 }； struct router_info_t {//Router 信息結(jié)構(gòu) unsigned int ID;//此 Router 標(biāo)識(shí)號(hào) unsigned int port_L0CAL;//連接到 LOCAL 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_EAST;//連接到 EAST 端口的 Link標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_N0RTH;//連接到 NORTH 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_WEST;//連接到WEST端口的Link標(biāo)識(shí)號(hào)
unsigned int port_S0UTH;//連接到 SOUTH 端口的 Link 標(biāo)識(shí)號(hào) //其他信息域丨丨與連接關(guān)系無(wú)關(guān)的其他配置信息，不限定 }；(3)系統(tǒng)提供NoC模型生成器NoC_gen,根據(jù)上述用戶輸入的定制NoC配置文件,生成定制NoC模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建模方法，其特征在于:所述步驟(3)中，NoC模型生成器NoC_gen的工作流程如下: (1)開(kāi)始； (2)分析命令行參數(shù)，打開(kāi)Noc配置文件； (3)讀取所有NI配置； (4)讀取所有Link配置； (5)讀取所有router配置； (6)輸出模型文件頭部； (7)輸出NI配置及例化語(yǔ)句； (8)輸出Link配置及例化語(yǔ)句； (9)輸出router配置及例化語(yǔ)句； (10)輸出至NI目標(biāo)接口綁定語(yǔ)句； (11)輸出至Link目標(biāo)接口 綁定語(yǔ)句； (12)輸出至router目標(biāo)接口綁定語(yǔ)句； (13)輸出配置文件尾部； (14)結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103577632SQ201310479559
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】張德學(xué), 曾曉洋, 虞志益 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)