一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于MoT（mesh-of-tree，網(wǎng)狀樹）結(jié)構(gòu)的低功耗NoC（Network-on-chip，片上網(wǎng)絡(luò)）路由方法，包括針對(duì)葉子層路由器的自適應(yīng)路由方法和針對(duì)樹干路由器的路由方法。本發(fā)明所述的路由方法在每個(gè)flit進(jìn)行路徑選擇時(shí)，通過計(jì)算每個(gè)臨近路由器的擁塞系數(shù)，選擇位于最短路徑上擁塞系數(shù)較低的路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，既能保證核間通信時(shí)的最短路徑，又會(huì)減少網(wǎng)絡(luò)中非自適應(yīng)算法產(chǎn)生的擁塞現(xiàn)象。本發(fā)明同時(shí)采用了一種簡化的地址模式以減小路由器的緩存中flit的大小。從而在運(yùn)行同一個(gè)應(yīng)用時(shí)，使用較小的緩存存儲(chǔ)flit，在滿足性能的基礎(chǔ)上達(dá)到降低功耗的目的。
【專利說明】一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,具體涉及一種基于mesh-of-tree (MoT)結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，越來越多的部件被集成到單一芯片上來，因此片上網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量很大程度地影響整體的性能。片上網(wǎng)絡(luò)NoC (Network-on-chip)作為一種可擴(kuò)展的片上結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為解決片上系統(tǒng)核間通信的有效方案。而NoC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)路由方法的選擇對(duì)系統(tǒng)的延遲、功耗等性能有至關(guān)重要的影響。
[0003]MoT結(jié)構(gòu)擁有較小的直徑和較低的節(jié)點(diǎn)度，是一種較為理想的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。K.Manna等基于MoT結(jié)構(gòu)提出了確定性路由策略，其原理是消息在源節(jié)點(diǎn)路由到目的節(jié)點(diǎn)的過程中，根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)地址確定出一條最短路徑，并按照此路徑將消息傳遞到目的節(jié)點(diǎn)。此方法雖然能夠確保核間通信的最短路徑，但卻極易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象，增加通信延遲，從而影響系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法，這種算法在每個(gè)flit(網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?進(jìn)行路徑選擇時(shí)，通過計(jì)算每個(gè)臨近路由器的擁塞系數(shù)，選擇位于最短路徑上系數(shù)較低的路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，既能保證核間通信時(shí)的最短路徑，又會(huì)減少網(wǎng)絡(luò)中非自適應(yīng)算法產(chǎn)生的擁塞現(xiàn)象。并采用一種簡化的地址模式以減小路由器的緩存中flit的大小。從而在運(yùn)行同一個(gè)應(yīng)用時(shí)，使用較小的緩存存儲(chǔ)flit，在滿足性能的基礎(chǔ)上達(dá)到降低功耗的目的。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明所述的部分適應(yīng)路由方法采用的是MoT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在MoT中，將NoC網(wǎng)絡(luò)中的路由器分為三種類型:葉子層路由器(Leaf_Router),樹干層路由器(Row_Router&&Col_Router)和根路由器(Root_Router)。每個(gè)Leaf_Router連接兩個(gè)IP核，并且向上連接一個(gè)Row_Router和一個(gè)Col_Router,樹干層路由器向上連接一個(gè)Root_Router。圖1是一個(gè)32核的MoT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明采用一種簡化的地址模式，例如在32核的MoT中，數(shù)據(jù)包的地址位數(shù)為5位:Core_id (IP核的ID號(hào))I位，Col_ADDR (IP核的列地址)2位，Row_ADDR (IP核的行地址)2位。
[0008]一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法，其特征在于包含以下步驟:
[0009]針對(duì)葉子層路由器的自適應(yīng)路由方法如下:
[0010]步驟1，路由器接收flit，將該flit存儲(chǔ)在相應(yīng)輸入端口的buffer中。
[0011]步驟2，計(jì)算最優(yōu)的輸出端口。
[0012]步驟2.1,計(jì)算數(shù)據(jù)包從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的Row_Router個(gè)數(shù)Δ χ和所經(jīng)過的Col_Router個(gè)數(shù)Δ y。
[0013]步驟2.2，若Λχ古0，且Ay古0，即源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)位于不同的行和列上，選擇某一鄰居路由器作為flit的下一跳，方法如下:
[0014](I)計(jì)算數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑的數(shù)目PalgOTithm。在MoT結(jié)構(gòu)
中，Palgorithm 2 ?
[0015](2)計(jì)算在每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)L, 一個(gè)flit轉(zhuǎn)發(fā)到每一個(gè)鄰居路由器Row_Router或Col_Router的概率P1和P2,公式如下:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法，其特征在于，在每個(gè)flit進(jìn)行路徑選擇時(shí)，通過計(jì)算每個(gè)臨近路由器的擁塞系數(shù)，選擇位于最短路徑上擁塞系數(shù)較低的路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，以保證核間通信時(shí)的最短路徑，減少網(wǎng)絡(luò)中非自適應(yīng)算法產(chǎn)生的擁塞現(xiàn)象；所述方法包括針對(duì)葉子層路由器的自適應(yīng)路由方法和針對(duì)樹干路由器的路由方法；其中， 針對(duì)葉子層路由器的自適應(yīng)路由方法包括以下步驟； 步驟1，路由器接收flit，將該flit存儲(chǔ)在相應(yīng)輸入端口的buffer中； 步驟2，計(jì)算最優(yōu)的輸出端口 ； 步驟2.1,計(jì)算數(shù)據(jù)包從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的Row_Router個(gè)數(shù)Δ χ和所經(jīng)過的 Col_Router 個(gè)數(shù) Δ y ； 步驟2.2，若Λχ古0，且Ayf 0，即源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)位于不同的行和列上，選擇某一鄰居路由器作為flit的下一跳，方法如下: (O計(jì)算數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑的數(shù)目Palgwithm ;在MoT結(jié)構(gòu)中，P=9.1 algorithm ? (2)計(jì)算在每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)L,一個(gè)flit轉(zhuǎn)發(fā)到每一個(gè)鄰居路由器Row_Router或Col_Router的概率P1和P2,公式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法，其特征在于，在MoT中，將NoC網(wǎng)絡(luò)中的路由器分為三種類型:葉子層路由器Leaf—Routen樹干層路由器 Row—Router&&CoI—Router 和根路由器 Root—Router ;每個(gè) Leaf—Router 連接兩個(gè) IP核，并且向上連接一個(gè)Row—Router和一個(gè)Col—Router，樹干層路由器向上連接一個(gè)Root—Router。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MoT結(jié)構(gòu)的低功耗NoC路由方法，其特征在于，釆用一種簡化的地址模式，在32核的MoT中，數(shù)據(jù)包的地址位數(shù)為5位:1位Core—id，2位Col—ADDR,2 位 Row—ADDR。
【文檔編號(hào)】G06F15/173GK103729332SQ201310717527
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】方娟, 于璐, 冷鎮(zhèn)宇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)