專利名稱：通信資源分配的電子設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個處理模塊和用于將所述多個處理模塊(IP1-IP5)連接的互連裝置的電子設(shè)備，以及這種電子設(shè)備內(nèi)的通信資源分配的方法。
背景技術(shù)：
硅上系統(tǒng)(system on silicon)展示了由于實現(xiàn)新特征和現(xiàn)有功能改進(jìn)的增長需求而導(dǎo)致的復(fù)雜度的連續(xù)增加。這通過增加將組件集成于集成設(shè)備上的密度來實現(xiàn)。同時，對電路進(jìn)行操作的時鐘速度也趨于增加。較高時鐘速度和增加的組件密度減小了可以在相同時鐘域內(nèi)同時操作的區(qū)域。這產(chǎn)生了對模塊化方式的需求。根據(jù)這種方式，處理系統(tǒng)包括多個相對獨立、復(fù)雜的模塊。在傳統(tǒng)的處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)模塊通常經(jīng)由總線進(jìn)行彼此的通信。然而，隨著模塊數(shù)目的增加，這種通信方式由于以下原因而不再實用。一方面，大量的模塊形成了太高的總線負(fù)載，并且由于總線僅能夠使一個設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線，所以它構(gòu)成了通信瓶頸。
通信網(wǎng)絡(luò)形成了克服這些缺點的有效方式。近來，芯片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)由于對高度復(fù)雜芯片中的互連問題的解決方案而受到了廣泛的關(guān)注。其原因是雙重的。首先，由于組織并管理整體線路，所以NoC幫助解決了新亞微米技術(shù)中的電子問題。同時，NoC共享線路，減小了個數(shù)并增加了利用率。NoC還可以是能量有效的和可靠的，并與總線相比是可縮放的。其次，NoC還與將計算與通信解耦合，這對于管理十億晶體管的芯片的設(shè)計來說是非常關(guān)鍵的。由于使用提供了良好定義的接口來將通信服務(wù)使用與服務(wù)實現(xiàn)分離的協(xié)議棧而傳統(tǒng)地設(shè)計了NoC，所以NoC實現(xiàn)了解耦合。
在與直接互連(如，總線或開關(guān))相比時，引入芯片上網(wǎng)絡(luò)從根本上改變了通信。這是由于網(wǎng)絡(luò)的多跳(multi-hop)性質(zhì)，其中，通信模塊不直接連接，而是通過一個或多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點遠(yuǎn)程地分離。這與模塊直接連接的永久存在的互連(即，總線)相反。該改變的含義在于仲裁(必須從集中化改變?yōu)榉植际?和必須通過智能屬性塊(Intellectual Property，IP)或網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行處理的通信特性(例如，排序或流控制)。
這些主題中的多數(shù)已經(jīng)成為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)(計算機(jī)網(wǎng)絡(luò))領(lǐng)域中的研究題目，并作為并行機(jī)器互連網(wǎng)絡(luò)的互連。它們與芯片上網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，并且這些領(lǐng)域中的許多成果也可應(yīng)用于芯片上。然而，NoC的前提與芯片外網(wǎng)絡(luò)的不同，因此，必須對多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計選擇進(jìn)行重新評估。芯片上網(wǎng)絡(luò)具有不同的特性(例如，更加緊密的鏈路同步)和導(dǎo)致了不同設(shè)計選擇的約束條件(例如，更高的存儲器代價)，它們最終影響了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
NoC與芯片外網(wǎng)絡(luò)的不同之處在于它們的約束條件和同步。典型地，芯片上的資源約束條件比芯片外的嚴(yán)格。芯片上的存儲器(即，內(nèi)存)和計算資源比芯片外相對更加昂貴，而點對點個數(shù)比芯片外多。存儲器昂貴是由于通用芯片上存儲器(如，RAM)占用了較大區(qū)域。由于存儲區(qū)中的開銷區(qū)域變得重要，所以使存儲器以相對小的尺寸在網(wǎng)絡(luò)組件中分布甚至更糟。
芯片外網(wǎng)絡(luò)典型地使用分組交換，并提供了最大努力BE服務(wù)。會在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處出現(xiàn)爭用，使得難以提供等待時間保證。使用諸如基于速率的交換或基于最終期限的分組交換之類的方案仍可以提供吞吐量保證(即，有保證的吞吐量GT)，但是付出了高緩沖代價。提供這種時間相關(guān)保證的可選項是使用時分多址(TDMA)電路，其中，每個電路專用于網(wǎng)絡(luò)連接。電路提供了相對較低存儲和計算代價的保證。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)允許通過最大努力BE通信來使用任何剩余的保證帶寬時，增加了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
典型地，芯片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)由多個路由器和網(wǎng)絡(luò)接口組成。路由器用作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并用于通過在靜態(tài)基礎(chǔ)上(即，確定了路由并且不會改變)、或者在動態(tài)基礎(chǔ)上(即，路由可以依據(jù)例如NoC負(fù)載而改變以避免熱點)，在正確的路徑上將數(shù)據(jù)路由至目的地，來將數(shù)據(jù)從源網(wǎng)絡(luò)接口傳輸至目的地網(wǎng)絡(luò)接口。路由器還可以實現(xiàn)時間保證(例如，基于速率的、基于最終期限的、或以TDMA方式使用管線電路)?？梢栽贓dwin Rijpkema，Kees Goossens和Paul Wielage的A routerarchitecture for network on silicon，In PROGRESS，2001年10月中找到關(guān)于路由器結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)。
網(wǎng)絡(luò)接口與IP塊(智能屬性)連接，該IP塊可以表示任何類型的數(shù)據(jù)處理單元、或者還可以是存儲器、網(wǎng)橋等。具體地，網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成了IP塊與網(wǎng)絡(luò)之間的通信接口。接口通常與現(xiàn)有的總線接口兼容。因此，將網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計用于處理數(shù)據(jù)連續(xù)化(在固定帶寬(例如，32比特)的信號組上容納了所提供的命令、標(biāo)記、地址和數(shù)據(jù))和分組化(添加網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所需的分組報頭和報尾)。網(wǎng)絡(luò)接口還可以實現(xiàn)分組調(diào)度，分組調(diào)度可以包括定時保證和允許控制。
芯片上系統(tǒng)經(jīng)常需要用于它們的互連通信的定時保證。因此，提供了通信分類，其中，保證了吞吐量、等待時間和抖動。連接用于識別不同的業(yè)務(wù)類別，并將屬性與這些業(yè)務(wù)類別相關(guān)聯(lián)。
提供時間相關(guān)保證(即，吞吐量、等待時間和抖動)的成本有效的方式是以TDMA(時分復(fù)用)方式使用管線電路，其有利之處在于，與基于速率和基于最終期限的方案相比，它需要具有緊密同步的芯片上系統(tǒng)(SoC)上的較少緩沖空間。
在每個時隙處，將數(shù)據(jù)項從一個網(wǎng)絡(luò)組件傳輸至下一網(wǎng)絡(luò)組件，即，在路由器之間或在路由器與網(wǎng)絡(luò)接口之間。因此，當(dāng)在輸出端口處保留時隙時，必須沿主模塊與從模塊之間的路徑，在下面的輸出端口上保留下一時隙，依此類推。
當(dāng)建立了具有定時保證的多個連接時，必須執(zhí)行時隙分配，從而不存在沖突(即，沒有時隙被分配給多于一個連接)。由于涉及發(fā)現(xiàn)需要詳盡的計算時間的最佳解決方案，所以對于給定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?即，給定的路由器和網(wǎng)絡(luò)接口的個數(shù))和IP塊之間的一組連接，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)時隙分配的任務(wù)是高計算強(qiáng)度問題(NP完全的)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供利用通信資源的改進(jìn)分配進(jìn)行通信資源分配的電子設(shè)備和方法。
該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的電子設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求7的通信資源分配的方法來實現(xiàn)。
因此，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備具有多個處理模塊；互連裝置，用于連接多個處理模塊，所述互連裝置實現(xiàn)了處理模塊中的至少一個第一通信；以及至少一個第一模塊，用于基于至少一個第二通信，通過互連裝置與多個處理模塊之一進(jìn)行通信。建立不侵入(non-intrusive)第一通信的第二通信。
因此，第一通信的行為不會受到第二通信出現(xiàn)或消失(即，數(shù)據(jù)是否在第二通信中傳輸)的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，如果第一模塊不將實際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至處理單元之一，則將啞元數(shù)據(jù)(dummy data)插入第二通信。因此，該啞元數(shù)據(jù)代替了實際數(shù)據(jù)的位置，從而實際數(shù)據(jù)的位置不可以被第一通信重新使用，并且第一通信的行為不會改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為第二通信保留通信資源，從而排除第一通信重新使用通信資源。因此，防止了第一通信重新使用通信資源，并且第一通信的行為不會在不發(fā)送附加或啞元數(shù)據(jù)的情況下改變。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，如果第二通信資源構(gòu)成了保留的時隙，則去激活至少一個第一模塊對啞元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，從而禁止了第一通信重新使用未使用的時隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述互連裝置包括網(wǎng)絡(luò)和多個網(wǎng)絡(luò)接口，每個網(wǎng)絡(luò)接口在所述處理模塊之一與所述網(wǎng)絡(luò)之間連接。所述網(wǎng)絡(luò)包括多個路由器。第一和第二通信基于通過網(wǎng)絡(luò)使用連接路徑的連接，其中，針對所需個數(shù)的時隙，所述連接路徑中的每個使用至少一個網(wǎng)絡(luò)鏈路。提供至少一個時隙分配單元，用于為第一和第二通信來分配時隙，以便通過將與第二通信相關(guān)聯(lián)的時隙標(biāo)記為保留，來將有保證的通信資源分配給至少一個第二通信。因此，本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于通過時隙執(zhí)行通信的芯片上網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明還涉及電子設(shè)備內(nèi)的通信資源分配方法，其中，所述電子設(shè)備具有由互連裝置連接的多個處理模塊，所述互連裝置實現(xiàn)處理模塊中的至少一個第一通信?；诘谝荒K的至少一個第二通信，通過互連裝置與多個處理模塊之一執(zhí)行通信。
在獨立權(quán)利要求中定義本發(fā)明的其它方面。
本發(fā)明是基于提供非侵入通信的思想，即，通信的出現(xiàn)或消失不會影響另一通信的行為。這對于調(diào)試或監(jiān)視應(yīng)當(dāng)不影響系統(tǒng)通信的應(yīng)用程序來說尤其重要。如果當(dāng)前不傳輸實際數(shù)據(jù)，可以通過插入啞元數(shù)據(jù)來提供非侵入通信?？蛇x地或附加地，可以為第二通信的獨占使用保留未使用的通信資源(通常與第二通信相關(guān)聯(lián))。


參照附圖，將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的芯片上網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2示出了用于根據(jù)圖1的網(wǎng)絡(luò)中的連接的基本時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖；圖3更加詳細(xì)地示出了根據(jù)圖1的網(wǎng)絡(luò)中的時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖；圖4示出了根據(jù)第一實施例的更加詳細(xì)的時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖；圖5示出了根據(jù)第二實施例的更加詳細(xì)的時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖；圖6示出了根據(jù)第三實施例的更加詳細(xì)的時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖；圖7-10中的每個示出了具有關(guān)聯(lián)時隙表的圖1的網(wǎng)絡(luò)N的一部分的結(jié)構(gòu)框圖；以及圖11示出了根據(jù)第三實施例的芯片上網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
以下實施例涉及芯片上系統(tǒng)，即，在相同晶片(die)、多個晶片(例如，封裝中的系統(tǒng))或多個芯片上的多個模塊，它們經(jīng)由某種互連進(jìn)行彼此的通信。該互連體現(xiàn)為芯片上系統(tǒng)NOC。芯片上系統(tǒng)可以包括線路、總線、時分多路復(fù)用、開關(guān)和/或網(wǎng)絡(luò)中的路由器。在所述網(wǎng)絡(luò)的傳輸層，在連接上執(zhí)行模塊之間的通信。將連接認(rèn)為是第一模塊與至少一個第二模塊之間的一組信道，每個信道具有一組連接特性。對于第一模塊和單個第二模塊之間的連接，該連接可以包括兩個信道，即，從第一模塊至第二模塊一個信道(即，請求信道)和從第二至第一模塊的第二信道(即，響應(yīng)信道)。因此，通過網(wǎng)絡(luò)的連接或連接路徑(即，連接路徑)包括至少一個信道。換言之，如果僅使用一個信道，則信道與連接的連接路徑相對應(yīng)。如果使用以上提及的兩個信道，則一個信道將提供例如自主到從的連接路徑，而第二信道將提供自從到主的連接路徑。因此，對于典型的連接，連接路徑將包括兩個信道。連接特性可以包括排序(順序地數(shù)據(jù)傳輸)、流控制(為連接保留的遠(yuǎn)程緩沖器、以及僅在保證了所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的可用空間時，才允許數(shù)據(jù)產(chǎn)生器發(fā)送數(shù)據(jù))、吞吐量(保證了吞吐量上的下限)、等待時間(保證了等待時間的上限)、丟失(數(shù)據(jù)的丟棄)、傳輸終止、處理完成、數(shù)據(jù)糾錯、優(yōu)先級或數(shù)據(jù)傳遞。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的芯片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)包括多個所謂的智能特性塊IP IP1-IP5(計算元件、存儲器或可以內(nèi)部包含互連模塊的子系統(tǒng))，每個IP分別經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口NI與網(wǎng)絡(luò)N連接。網(wǎng)絡(luò)N包括多個路由器R1-R5，這些路由器經(jīng)由各自的網(wǎng)絡(luò)鏈接與相鄰的路由器連接。
網(wǎng)絡(luò)接口NI1-NI5用作IP塊IP1-IP5與網(wǎng)絡(luò)N之間的接口。提供網(wǎng)絡(luò)接口NI1-NI5來管理各個IP塊IP1-IP5和網(wǎng)絡(luò)N的通信，從而IP塊IP1-IP5可以在不必處理與網(wǎng)絡(luò)N或其它IP塊的情況下，執(zhí)行它們的專用操作。IP塊IP1-IP5可以用作主方，即發(fā)起請求，或可以用作從方，即接收來自主方的請求并相應(yīng)地處理請求。
圖2示出了根據(jù)圖1的芯片上網(wǎng)絡(luò)中的連接和基本時隙分配的結(jié)構(gòu)框圖。具體地，示出了IP塊IP4和IP2之間的連接。該連接通過與IP塊IP4相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)接口NI4、兩個路由器R4、R2、以及與IP塊IP2相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)接口NI2來實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)接口IN4包括時隙分配單元SA?？蛇x地，網(wǎng)絡(luò)接口NI2、路由器R2、R4還可以包括時隙分配單元SA。第一鏈路L1出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)接口NI4和路由器R4之間，第二鏈路L2出現(xiàn)在兩個路由器R2、R4之間，以及第三鏈路L3出現(xiàn)在路由器R2與網(wǎng)絡(luò)接口NI2之間。還示出了用于各個網(wǎng)絡(luò)組件的輸出端口的三個時隙表ST1-ST3。優(yōu)選地，在類似于網(wǎng)絡(luò)接口和路由器的網(wǎng)絡(luò)元件的輸出側(cè)，即數(shù)據(jù)產(chǎn)生側(cè)，實現(xiàn)三個時隙表。對于每個所請求的時隙，在沿連接路徑的鏈路的每個時隙表中保留一個時隙。所有這些時隙必須是空的(free)，即，不被其它信道所保留。由于每個時隙(從時隙s＝1開始)的數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)組件前進(jìn)至另一網(wǎng)絡(luò)組件，所以必須在時隙s＝2處保留沿該連接的下一時隙，然后在時隙s＝3處保留沿該連接的下一時隙。
通過時隙分配單元SA執(zhí)行的用于時隙分配確定的輸入是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?類似于網(wǎng)絡(luò)組件)，具有互連、時隙表大小和連接組。對于每個連接，給出了路徑和帶寬、等待時間、抖動和/或時隙需求。連接包括至少兩個信道或連接路徑(自主到從的請求信道，以及自從到主的響應(yīng)信道)。在單獨的路徑上設(shè)置這些信道中的每個，并且它們可以包括具有不同的帶寬、等待時間、抖動和/或時隙需求的不同鏈路。為了提供時間相關(guān)保證，必須為鏈路保留時隙?？梢酝ㄟ^TDMA，為不同的連接保留不同的時隙。然后，沿連續(xù)時隙中的連接，在連續(xù)鏈路上傳輸用于連接的數(shù)據(jù)。
圖3示出了根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)的連接的實施方式的結(jié)構(gòu)框圖。這里，分別示出了兩個網(wǎng)絡(luò)接口NI1、NI2，兩個路由器R1、R2，以及網(wǎng)絡(luò)接口NI1與路由器R1之間、路由器R1與路由器R2之間、以及路由器R1與網(wǎng)絡(luò)接口NI2之間的三個鏈路L1-L3。未示出IP塊。對于標(biāo)記后的鏈路L1-L3中的每個，示出了時隙表ST1-ST3。這些鏈路是雙向的，因而對于每個鏈路，存在兩個方向中的每個的時隙表；時隙表ST1-ST3僅示出用于一個方向。此外，描述了三個連接c1-c3。除了以上三個時隙表ST1-ST3之外，示出了其它時隙表ST4-ST6。現(xiàn)在，示出了與三個連接c1-c3相關(guān)的所有時隙表ST1-ST6。第一連接c1從網(wǎng)絡(luò)接口NI1經(jīng)由路由器R1和R2延伸至網(wǎng)絡(luò)接口NI2。第二連接c2使用時隙表ST4，從網(wǎng)絡(luò)接口NI1延伸至路由器R1，然后延伸至另一網(wǎng)絡(luò)組件(未示出)。第三連接c3可以使用時隙表ST6，以未示出的網(wǎng)絡(luò)組件為起點，并從路由器R1經(jīng)路由器R2，再至另一未示出的網(wǎng)絡(luò)組件。連接c1在它使用的三個鏈路L1-L3中的每個中保留一個時隙(NI1到R1，R1到R2，以及R2到NI2)。這些鏈路中的時隙必須時連續(xù)的(分別是時隙2、時隙3和時隙4)。從路由器的角度看，在時隙中，路由器在鏈路L1-L3被保留用于的連接c1-c3上，接收來自數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲在路由器中。同時，路由器將前一時隙中接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至輸出鏈路。根據(jù)該模型，由于在至多一個時隙中將數(shù)據(jù)存儲于路由器中，所以必須連續(xù)地保留連接的時隙。
時隙分配問題的可能一般化或可選項將會允許在多于一個時隙持續(xù)時間內(nèi)，將數(shù)據(jù)緩存于路由器中。結(jié)果，以更多的緩存和潛在的更長持續(xù)時間為代價，時隙分配變得更加靈活，這將會導(dǎo)致更好的鏈路利用率。
必須保留時隙，從而在鏈路上不會有沖突。即，不存在保留相同鏈路的相同時隙的兩個連接。因此，C1為NI1與R1之間的鏈路保留時隙2。因此，C2不能對于相同的鏈路使用時隙2。
圖4通過為第一、第二和第三鏈路L1-L3中的每個實現(xiàn)規(guī)定了為哪個連接保留哪個時隙的表格，示出了根據(jù)第一實施例的直接時隙表實施方式的結(jié)構(gòu)框圖。具體地，僅示出了時隙表ST1-ST3，它們是三個鏈路L1-L3的三個連接c1-c3所需要的。存儲該表的優(yōu)選位置是在該鏈路的路由器/網(wǎng)絡(luò)接口產(chǎn)生數(shù)據(jù)中(即，輸出端口)，這是由于路由器/網(wǎng)絡(luò)必須知道何時保留該鏈路，從而為該鏈路產(chǎn)生數(shù)據(jù)?？梢詢H在網(wǎng)絡(luò)接口中存儲時隙表，并從路由器中將其省略，這樣節(jié)約了成本。該表還可以是時隙分配單元SA的一部分。
圖5示出了根據(jù)第二實施例的更加有效的時隙分配編碼的結(jié)構(gòu)框圖。這里，也僅示出了時隙表ST1-ST3，它們是三個鏈路L1-L3的三個連接c1-c3所需要的。將時隙屬于哪個連接的信息存儲于網(wǎng)絡(luò)接口NI中，具體地，存儲于時隙分配單元SA中，而路由器中的時隙表ST1-ST3僅標(biāo)記出是否為該鏈路保留了時隙。由于路由器僅僅將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)元件移動至另一網(wǎng)絡(luò)元件，并最終基于分組報頭(包含目的地地址或至目的地的路徑)來修正輸出，所以路由器不需要知道與時隙相關(guān)聯(lián)的連接。
在圖6中，示出了對于圖4和圖5的以上編碼的第三實施例的可能變體的實施例。這里，將路由信息存儲于路由器本身(而不是分組報頭中)。在輸出端口時隙表ST1-ST3中，時隙指示從哪里消耗了輸入數(shù)據(jù)。以這種方式，可以省略分組報頭，這導(dǎo)致了更多的吞吐量，并且可以以路由器中的更大時隙表為代價，通過網(wǎng)絡(luò)容易地支持多播連接。
圖7示出了根據(jù)圖1的網(wǎng)絡(luò)N的一部分、相應(yīng)時隙保留表SR和時隙表AU示出了時隙的實際使用。這里，示出了四個路由器R1、R2、R3和R4，每個路由器具有有四個條目S1-S4的時隙表S。根據(jù)本實施例，在一個或多個調(diào)試網(wǎng)絡(luò)接口DNI和主網(wǎng)絡(luò)接口MNI和主IP(例如，諸如事務(wù)驗證器之類的硬件調(diào)試IP塊、或者允許調(diào)試軟件的CPU)(即，調(diào)試業(yè)務(wù)所指向的網(wǎng)絡(luò)接口)之間示出調(diào)試連接。調(diào)試連接還可以指向從網(wǎng)絡(luò)接口和從IP(例如，嵌入或芯片外存儲器)。如上所述，每個連接將會在連續(xù)的路由器R1-R4中保留多個時隙。優(yōu)選地作為有保證的吞吐量GT連接的調(diào)試連接從路由器R3經(jīng)由路由器R2至路由器R1。在每個路由器R1、R2和R3的時隙表S中，為該調(diào)試業(yè)務(wù)量d保留一個時隙。如果更多時隙可用，則可以由類似于來自其它路由器的調(diào)試業(yè)務(wù)量的其它業(yè)務(wù)量、或正常數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量來使用這些時隙。這里，僅示出調(diào)試連接，從而所有其它時隙是空的。由于那些時隙為空，所以可以用于最大努力BE連接。路由器R4與最大努力連接BE相關(guān)。因此，路由器R4嘗試通過路由器R2和R1來發(fā)送數(shù)據(jù)分組，即，最大努力分組。然而，由于通過示例中示出的調(diào)試分組(在圖7的實際使用時隙表AU中標(biāo)記為“d”)來使用用于調(diào)試連接的保留時隙表SR中所保留的時隙，所以路由器R4不能將它的BE發(fā)送至第二路由器R2。
圖7中的時隙表SR描述了路由器R1-R4的時隙表的時隙S1-S4的保留?；旧?，會出現(xiàn)三個不同的時隙保留，即，未保留時隙NR、GT可重新使用的時隙GTR、以及GT不可重新使用的時隙GTNR。GTNR時隙保留在以下描述的所有方案中不是必需的，可以在較為簡單和/或廉價的實施方式中省略(會指出)。將路由器R3、R2和R1的時隙表的時隙S1、S2和S3全部保留為GT可重新使用的GTR，即，如果連接不需要，則可以重新使用它們。將所有其它時隙保留作為未保留NR。圖7中的時隙表AU描述了路由器R1-R4的時隙S1-S4的實際使用的示例，遵循時隙表SR中示出的保留。這里，可以將三個不同的數(shù)據(jù)分組分配給時隙，即，用戶BE分組BE、真實調(diào)試分組d和啞元調(diào)試分組dd。啞元分組dd不是以下所描述的所有方案中所必需的，可以在較為簡單和/或廉價的實施方式中省略(會指出)。如根據(jù)圖7的時隙表AU中所示，通過調(diào)試業(yè)務(wù)量d，在路由器R1中使用一個時隙S1。在后面的路由器R2中，通過從路由器R3發(fā)起的調(diào)試業(yè)務(wù)量來使用時隙表中的時隙S2。在下一路由器R1中，由來自路由器R3的調(diào)試業(yè)務(wù)量使用第三時隙S3。
圖8示出了圖1網(wǎng)絡(luò)一部分的結(jié)構(gòu)框圖。根據(jù)圖8的網(wǎng)絡(luò)N的一部分的結(jié)構(gòu)與根據(jù)圖7網(wǎng)絡(luò)N的一部分的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。時隙保留表SR描述了時隙的保留，時隙表AU描述了時隙的實際使用。然而，這里沒有出現(xiàn)從第三路由器R1至第一路由器R1的真實或?qū)嶋H的調(diào)試業(yè)務(wù)量。因此，現(xiàn)在不使用(未使用)先前來自第三路由器的調(diào)試業(yè)務(wù)量所需的圖8時隙表中的時隙，并且可以通過例如從第四路由器R4生成的最大努力用戶業(yè)務(wù)量來重新使用所述時隙。因此，在圖8的時隙表AU中示出該最大努力業(yè)務(wù)的實際時隙使用，并且將它們標(biāo)記為“BE”。如果不出現(xiàn)來自第三路由器R3的調(diào)試業(yè)務(wù)量，則整個系統(tǒng)將會與在出現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)量時的行為不同。然而，這種情況尤其對于特別發(fā)起調(diào)試業(yè)務(wù)量來發(fā)現(xiàn)一個或多個芯片上的系統(tǒng)中的任何錯誤的調(diào)試業(yè)務(wù)量來說，并不是優(yōu)選的，這是由于為了發(fā)現(xiàn)這些錯誤，要對芯片組件(網(wǎng)絡(luò)接口和路由器)上的當(dāng)前業(yè)務(wù)量和網(wǎng)絡(luò)、以及IP模塊進(jìn)行觀察。
圖9示出了圖1網(wǎng)絡(luò)的一部分的結(jié)構(gòu)框圖。該結(jié)構(gòu)框圖基于圖8的結(jié)構(gòu)框圖。這里，將啞元分組引入來填充未使用的時隙。執(zhí)行時隙分配，從而使調(diào)試業(yè)務(wù)量中的至少某種總是出現(xiàn)。由于將R3、R2和R1之間的連接標(biāo)記為GR可重新使用的GTR，所以發(fā)送啞元分組dd而不是真實調(diào)試數(shù)據(jù)分組，儀表使用時隙表SR中的保留時隙，并且保持調(diào)試業(yè)務(wù)量不侵入芯片上網(wǎng)絡(luò)NOC中的剩余業(yè)務(wù)量?？梢酝ㄟ^調(diào)試模塊插入啞元數(shù)據(jù)，或者啞元數(shù)據(jù)可以是網(wǎng)絡(luò)接口。
這里，由于路由器R1、R2和R3之間的調(diào)試連接不包含真實調(diào)試數(shù)據(jù)(d)而包含啞元分組，所以現(xiàn)在將由這種調(diào)試連接先前所使用的時隙表AU中的時隙標(biāo)記為“dd”。因此，分別將R3的時隙表AU中的第一時隙S1、第二路由器R2的時隙表AU中的第二時隙S2和第一路由器R1的時隙表AU中的第三時隙S3標(biāo)記為“dd”，與所發(fā)送的啞元調(diào)試分組(dd)而非真實調(diào)試分組(d)相對應(yīng)，或者根本不與調(diào)試分組相對應(yīng)。因此，僅可以將第四路由器R4中的任何最大努力BE業(yè)務(wù)量并入R4的第一時隙S1、第二路由器R2的時隙表中的第三時隙S3和第一路由器R1的時隙表中的第四時隙S4。因此，存在在出現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)量的圖7所描述的情況與出現(xiàn)虛擬調(diào)試業(yè)務(wù)量的圖9所描述的情況之間的用戶數(shù)據(jù)行為中的不可觀察到的差異。
調(diào)試連接可以包含實際調(diào)試數(shù)據(jù)，或者可以包含啞元調(diào)試數(shù)據(jù)。啞元分組的出現(xiàn)確保了在具有或不具有實際真實調(diào)試業(yè)務(wù)量的情況下，任何最大努力連接都具有相同的行為，從而可以觀察并分組芯片上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實際性能和功能。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)發(fā)送啞元調(diào)試分組時，由于獲得了非侵入調(diào)試的對象，所以可以省略GTNR(GT不可重新使用時隙)時隙表標(biāo)記。
圖10示出了圖1網(wǎng)絡(luò)一部分的結(jié)構(gòu)框圖。與圖7-9的實施例相反，將調(diào)試連接標(biāo)記為GT不可重新使用GTNR，即，時隙S1-S3分別是路由器R3、R2和R1的時隙表SR中的標(biāo)記后的GTNR。由于不會重新使用這些時隙，所以如果沒有出現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)量，則最大努力業(yè)務(wù)量必須等待下一時隙。如在實際使用時隙表AU中所示，在時隙S1-S3中不發(fā)送與在時隙表SR中標(biāo)記為GTNR的時隙相對應(yīng)的信息，以及在后續(xù)的時隙中發(fā)送最大努力業(yè)務(wù)量。該結(jié)果與圖8中所示的實施例相同。在這種情況下，由于使用了類型GTNR的時隙保留，所以不必發(fā)送啞元分組。
附加標(biāo)記的使用指示特定時隙與不能被重新使用的有保證的吞吐量連接相關(guān)聯(lián)。由于這種附加標(biāo)記可以用于減小路由器的數(shù)據(jù)線路的切換，并保持?jǐn)?shù)據(jù)線路恒定而不發(fā)送任何啞元分組，所以特別有利。減小的切換行為也將導(dǎo)致減小的功率耗散。
然而，如果附加標(biāo)記不適合已出現(xiàn)的字，則附加比特必須并入時隙表。依據(jù)所使用的編碼，N路由器將會需要例如(2logN)+1或2log(N+1)比特，而不是2logN比特。
盡管以上描述的實施例與調(diào)試業(yè)務(wù)量相關(guān)，但是本發(fā)明的原理并不局限于可以包括任何非侵入業(yè)務(wù)量的調(diào)試業(yè)務(wù)量，如調(diào)試監(jiān)視、性能分析監(jiān)視、資源管理、網(wǎng)絡(luò)管理或功能數(shù)據(jù)的傳輸。
可以通過發(fā)送啞元數(shù)據(jù)來保留有保證的容量或?qū)⑺Ａ舻娜萘繕?biāo)記為不可被正常業(yè)務(wù)量重新使用的，來實現(xiàn)非侵入業(yè)務(wù)量。
圖11是示出了根據(jù)第三實施例的芯片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。根據(jù)圖11的芯片上網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)實質(zhì)上與圖1的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。因此，示出了5個IP塊IP1-IP5，每個IP塊具有關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接口NI1-NI4。網(wǎng)絡(luò)N包括5個路由器R1-R5。此外，描述了多個調(diào)試模塊D1-D5。這些調(diào)試模塊D1-D5可以設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)N的內(nèi)部或外部。此外，還出現(xiàn)了附加網(wǎng)絡(luò)接口NI6和NI7。調(diào)試模塊的目的是收集來自多個可能源(諸如路由器、網(wǎng)絡(luò)接口之類的網(wǎng)絡(luò)組件、網(wǎng)絡(luò)鏈路和IP模塊)的調(diào)試信息(如，分組、可編程寄存器的采樣、來自硬件和軟件的事件和中斷)。圖11中的虛線給出了所示出的調(diào)試模塊從中獲得調(diào)試信息的示例。例如，調(diào)試模塊D4和D5分別從IP塊IP4和IP5中獲得信息。調(diào)試模塊D2和D3分別從路由器D2和D3中獲得調(diào)試信息。調(diào)試模塊D1從網(wǎng)絡(luò)接口NI3中獲得調(diào)試信息。此外，調(diào)試模塊可以使用調(diào)試連接來發(fā)送它所獲得的調(diào)試信息?？梢酝ㄟ^與其它IP或調(diào)試模塊(NI)共享的NI來實現(xiàn)調(diào)試連接。專用于調(diào)試模塊的NI的示例是NI6和NI7，以及與其它IP塊共享的NI的示例是NI2、NI3、NI5。由于在沒有使用調(diào)試連接時，所述調(diào)試連接可以被用作正常的功能連接，所以與IP塊共享NI是有利的?？梢栽谟布?HDM)或在軟件(SDM)中實現(xiàn)調(diào)試模塊。
具體地，圖12中示出了兩個連接CI、CII。第一連接CI與調(diào)試連接相對應(yīng)，以及第二連接CII與BE連接相對應(yīng)。
本發(fā)明針對的是了芯片上網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)視和調(diào)試問題。任何監(jiān)視/調(diào)試業(yè)務(wù)量應(yīng)當(dāng)是非侵入的。然而，本發(fā)明的范圍提出了任何互連，包括總線、開關(guān)、單個小片上網(wǎng)絡(luò)、多個小片上網(wǎng)絡(luò)(封裝內(nèi)系統(tǒng))、以及多個芯片上網(wǎng)絡(luò)。這可以通過使用沒有保證的NOC(或任何互連)、總是發(fā)送調(diào)試信息或啞元信息(這將會取決于進(jìn)行確定性的仲裁等，即，啞元調(diào)試分組必須與用于例如仲裁器的真實調(diào)試分組相同)來執(zhí)行。此外，NOC(或任意互連)可以在具有保證(例如，有保證的吞吐量，然而，也可以是其它保證)而不允許BE業(yè)務(wù)量重新使用未使用的GT容量(例如，通過具有未保留的時隙NR、保留的和可重新使用的時隙GTR、以及保留的和不可重新使用的時隙GTNR)的情況下使用。此外，NOC(或任何互連)可以在具有允許BE業(yè)務(wù)量重新使用未使用的GT容量(例如，時隙)的保證、總是發(fā)送調(diào)試信息或啞元調(diào)試信息的情況下使用。也可以是以上的組合。
可以通過現(xiàn)有的芯片上網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來支持以上描述的本發(fā)明的原理，從而在芯片上網(wǎng)絡(luò)的特定路由器和網(wǎng)絡(luò)接口中將不會需要額外的硬件。如果對于系統(tǒng)行為的影響是可以接受的，則對于其它最大努力或保證吞吐量連接，可以重新使用用于非侵入連接的調(diào)試連接的保留帶寬。
以上描述的時隙分配可以應(yīng)用于包括多個獨立的集成電路或多芯片網(wǎng)絡(luò)的任何數(shù)據(jù)處理設(shè)備，而不僅是應(yīng)用于單個芯片上的網(wǎng)絡(luò)。
提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括多個處理模塊(IP1-IP5)；互連裝置(N)，用于連接多個處理模塊(IP1-IP5)，實現(xiàn)了所述處理模塊(IP1-IP5)中的至少一個第一通信；至少一個第一模塊(D1-D5)，用于基于至少一個第二通信，通過互連裝置(N)與多個處理模塊(IP1-IP5)之一進(jìn)行通信；至少一個時隙分配單元(SA)，用于分配第一和第二通信的時隙，以在互連裝置(N)上通信，從而將有保證的通信特性分配給至少一個第二通信。如果沒有實際數(shù)據(jù)要傳送至多個處理模塊(IP1-IP5)之一，則第一模塊(D1-D5)適于轉(zhuǎn)發(fā)啞元數(shù)據(jù)。
此外，如果有保證的通信特性禁止重新使用未使用的時隙，則去激活所述至少一個第一模塊(D1-D5)對啞元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
盡管在以上的實施例中，將芯片上網(wǎng)絡(luò)描述為互連，但是本發(fā)明的原理還可以應(yīng)用于類似于總線或開關(guān)的其它互連。此外，盡管在以上的實施例中，基于時分多址(TDMA)對通信進(jìn)行了描述，但是類似于基于速率的通信或在各個通信或連接之間劃分可用帶寬的其它可能性也是可能的。
應(yīng)當(dāng)理解，以上提及的實施例示出了而非限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會能夠在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計許多可選實施例。在權(quán)利要求中，在括號中的任何參考數(shù)字應(yīng)當(dāng)不作為對權(quán)利要求的限制。詞“包括”并不排除與權(quán)利要求中所列出的元件或步驟不同的元件或步驟的出現(xiàn)。在元件之前的詞“一”或“一個”并不排除多個這種元件的出現(xiàn)。在列舉了多個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的多個可以由硬件的同一項目實現(xiàn)。僅有的事實在于，在相互不同的從屬權(quán)利要求中闡述的特定措施并不表示不能有利地使用這些措施的組合。
此外，權(quán)利要求中的任何參考符號應(yīng)當(dāng)不作為對權(quán)利要求范圍的限定。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備，包括多個處理模塊(IP1-IP5)；互連裝置(N)，用于連接所述多個處理模塊(IP1-IP5)，以實現(xiàn)所述處理模塊(IP1-IP5)中的至少一個第一通信(CII)；至少一個第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)，用于基于至少一個第二通信(CI)，通過所述互連裝置(N)與所述多個處理模塊(IP1-IP5)之一進(jìn)行通信；其中，建立不侵入所述第一通信(CII)的第二通信(CI)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中如果所述第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)沒有將實際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至所述處理單元(IP1-IP5)之一，則將啞元數(shù)據(jù)插入所述第二通信(CI)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備，其中為所述第二通信(CI)保留通信資源，以排除所述第一通信(CII)重新使用所述通信資源。
4.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備，其中如果所述第二通信資源構(gòu)成保留的時隙，則去激活所述至少一個第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)對啞元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，從而禁止所述第一通信重新使用未使用的時隙。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的電子設(shè)備，其中所述互連裝置(N)包括網(wǎng)絡(luò)(N)；多個網(wǎng)絡(luò)接口(NI1-NI7)，每個網(wǎng)絡(luò)接口在所述處理模塊(IP1-IP5)和所述網(wǎng)絡(luò)(N)之間連接；其中，所述網(wǎng)絡(luò)(N)包括多個路由器(R1-R5)；其中，所述第一和第二通信基于通過網(wǎng)絡(luò)(N)使用連接路徑(CI，CII)的連接，其中，所述連接路徑(CI-C12)中的每個在所需時隙數(shù)內(nèi)使用至少一個網(wǎng)絡(luò)鏈路(L)；至少一個時隙分配單元(SA)，提供用于為所述第一和第二通信(CII，CI)分配時隙，以便通過將與至少一個第二通信(CI)相關(guān)聯(lián)的時隙標(biāo)記為保留，來將有保證的通信資源分配給所述第二通信(CI)。
6.一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至5之一所述的至少一個電子設(shè)備。
7.一種在電子設(shè)備內(nèi)分配通信資源的方法，所述電子設(shè)備具有通過在處理模塊(IP1-IP5)中實現(xiàn)至少一個第一通信(CII)的互連裝置(N)連接的多個處理模塊(IP1-IP5)，所述方法包括以下步驟至少一個第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)基于至少一個第二通信(CI)，通過所述互連裝置(N)與所述多個處理模塊(IP1-IP5)之一進(jìn)行通信；其中，建立不侵入所述第一通信(CII)的第二通信(CI)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中如果所述第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)沒有將實際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至所述處理單元(IP1-IP5)之一，則將啞元數(shù)據(jù)插入所述第二通信(CI)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中為所述第二通信(CI)保留通信資源，以排除所述第一通信(CII)重新使用所述通信資源。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中如果所述第二通信資源構(gòu)成保留的時隙，則去激活所述至少一個第一模塊(D1-D5；NI1-NI7)對啞元數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，從而禁止所述第一通信重新使用未使用的時隙。
全文摘要
因此，提供了一種電子設(shè)備，具有多個處理模塊(IP1－IP5)；互連裝置(N)，用于連接所述多個處理模塊(IP1－IP5)，以實現(xiàn)所述處理模塊(IP1－IP5)中的至少一個第一通信(CII)；以及至少一個第一模塊(D1－D5；NI1－NI7)，用于基于至少一個第二通信(CI)，通過所述互連裝置(N)與所述多個處理模塊(IP1－IP5)之一進(jìn)行通信。建立不侵入所述第一通信(CII)的第二通信(CI)。
文檔編號H04L12/56GK101053225SQ200580037852
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者卡林·喬爾達(dá)什, 克斯·G·W·戈森斯, 安德烈·勒杜列斯庫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司