[發明專利]面向靜態XY路由算法的二維網格NoC路由器優化設計方法

有效

• 申請號: 201010118584.4
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN101808032A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 李麗;王佳文;李明;劉剛;高明倫;潘紅兵;李偉
• 申請（專利權）人: 南京大學;中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種路由器優化設計方法，具體地說是一種面向靜態XY路由算 法的二維網格NoC路由器優化設計方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的快速發展，系統芯片(System-on-Chip，SoC)逐漸成 為微電子領域關注的焦點。然而，隨著芯片所能集成的晶體管數目越來越為龐大， 電路本身也變得越來越復雜，此時，片上通信問題成為集成電路設計的新瓶頸， 為此，NoC這一概念被人們提出，并受到業界廣泛的關注。

NoC(Network-on-Chip，NoC，片上網絡)的核心思想是將計算機網絡技術 移植到集成電路設計中來，從體系結構上徹底解決片上通信的瓶頸問題，并同時 解決全局時鐘同步問題。它充分借鑒了分布式計算機系統的通信方式，用路由和 分組交換技術替代傳統的總線通信方式。由一系列通訊節點組成的結構化網絡互 連可以更好地控制連線的電氣特性，提供更高的帶寬，并能夠支持多重并行通信。

二維網格架構NoC及其通訊節點如圖1(a)、(b)所示，它由資源節點(Resource)、 通訊節點(Router)、通道(Channel)和網絡接口(Network?Interface)組成，而通訊 節點本身則由若干對輸入、輸出通道組成，在本架構中，其通道數為5對，即東 (E)、南(S)、西(W)、北(N)以及本地(L)通道。

因此，作為NoC關鍵部件的通訊節點設計，即路由器的設計在整個系統設 計中顯得尤為重要，其設計的優劣將直接影響整個NoC系統的性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向靜態XY路由算法的二維網格NoC路由器優化 設計方法，該方法中對路由器各輸入通道及輸出通道分別進行優化設計，并根據 其在網格中所處位置的不同，采用通訊節點異構設計，滿足整個系統對通訊性能 的要求，提高了NoC系統中通訊網絡的最大工作頻率，降低了硬件開銷。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種面向靜態XY路由算法的二維網格NoC路由器優化設計方法，其特征 在于該方法根據二維網格結構NoC中靜態XY路由算法的特點，對路由器中各 輸入通道及輸出通道分別進行優化設計，并根據路由器在網格中所處位置的不 同，采用通訊節點異構設計，具體如下：

對于輸入通道，南、北方向的輸入通道不向東、西方向的輸出通道發出請求， 且任一輸入通道都不產生回傳請求；網絡中的數據包首先沿著X方向傳輸，當 到達目標節點所在列時再沿著Y方向傳輸，直至目標節點，并且不允許數據包 沿180度方向回傳；網絡中的節點通過比較數據包的目標地址與自身地址以選擇 向某一輸出通道發出傳輸請求；在輸入通道中，對于南、北方向輸入通道的路由 單元簡化為一次邏輯比較；對于本地輸入通道的路由單元簡化為兩層邏輯比較； 對于東、西方向輸入通道的路由單元為三層邏輯比較；

對于輸出通道，用作東面或西面的輸出通道支持2個輸入請求，用于南面、 北面和本地的輸出通道支持4個輸入請求；

路由器位于網格不同位置時通道數不同，采用異構設計，位于網格中央為5 對輸入輸出通道，網格邊緣為4對輸入輸出通道，網格拐角處為3對輸入輸出通 道。

本發明中，輸入通道包括緩沖器和路由單元，路由單元從緩沖器提取包頭， 緩沖器分為兩種：IB0和IB1，其中，IB0使用異步時鐘實現，用于本地輸入通 道中；IB1使用相同時鐘，用于東、西、南、北輸入通道。每個輸入通道中的緩 沖器深度均通過參數進行配置；狀態控制器根據輸出通道的響應情況對緩沖器的 讀操作進行控制。

輸出通道包括仲裁器、多路選擇器和輸出控制器，有兩個以上輸入通道同時 向同一輸出通道發出請求時，輸出通道根據仲裁器的仲裁結果有選擇地響應請 求；仲裁器采用輪轉優先級仲裁機制，當其檢測到包頭標志時，表示數據包傳輸 開始；當檢測到數據包結束標志時，表示當前數據包傳送結束，并開始新一輪仲 裁；多路選擇器根據仲裁器的仲裁結果選擇某一路數據輸出；輸出控制器根據仲 裁結果和下游通道的狀態控制數據的輸出。

本發明面向實際應用，對于最常見的基于靜態XY路由算法的二維網格結構 NoC路由器設計提出了一種有效的優化方法，其有益效果是：提高了NoC路由 器最大工作頻率，減少了硬件開銷，對改善NoC整體通訊性能有著積極良好的 應用價值。

附圖說明

圖1(a)是NoC整體架構示意圖；

圖1(b)是NoC中通訊節點示意圖；