[發明專利]面向多核微處理器的片上互連網絡路由方法

有效

• 申請號: 201210268562.5
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102780628A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 周宏偉;鄧讓鈺;晏小波;李永進;衣曉飛;張英;竇強;曾坤;謝倫國;龔睿;馬卓
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

技術領域

本發明涉及面向多核微處理器的片上互連網絡體系結構，具體涉及一種從資源占用率和算法復雜度兩方面對片上互連網絡的路由方法進行優化的面向多核微處理器的片上網絡路由方法。

背景技術

路由方法決定消息在網絡中如何向目的結點路由。從控制方式來分，路由方法可分為源路由和分布式路由。源路由在消息發送之前由源結點選擇一條傳送路徑，并由消息攜帶路由信息。這種路由方法需要構造所有結點間的路由表，要求消息報文攜帶從源到目的的路由場信息。分布式路由先由源結點將攜帶目的結點地址的消息傳送到某個臨近結點，直到消息傳送到目的結點。這種路由方法靈活但是控制較為復雜。

對于高性能多核處理器，片上核的數目一般為4～16個，眾核處理器中計算單元的數目會達到幾十個。多核處理器的片上網絡與處理器間的互連網絡不同，由于結點數目少，通常采用較為簡單的一維網絡如線性陣列和環，如果結點數較多則一般采用2維mesh網絡(2D-mesh)。具有幾十個計算單元的眾核處理器為了滿足計算單元之間的通信，通常進一步擴展2D-mesh為3維mesh(3D-mesh)網絡拓撲結構。在核數為8～12個的情況下，目前多核處理器采用源路由的路由方法，控制簡單，硬件代價適中。當核數進一步增加，達到16～32個的規模時，繼續使用源路由方法雖然控制簡單，但是由于路由表規模增大和報文攜帶的路由場信息的增多，硬件資源占用率顯著增加。使用分布式路由控制復雜，算法復雜度高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種資源占用率低、路由算法復雜度低，路由計算速度快、應用范圍廣的面向多核微處理器的片上互連網絡路由方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種面向多核微處理器的片上互連網絡路由方法，其實施步驟如下：

1)對片上互連網絡的通信部件進行編號得到通信部件編號，對連接在通信部件各端口上的設備根據通信部件編號和所連接的端口號進行編號得到設備編號；

2)根據所述通信部件編號以及通信部件之間的拓撲結構建立通信部件級聯關系表，所述通信部件級聯關系表包含任意兩個通信部件之間的級聯關系信息，所述級聯關系信息包括跳步數和跳步方向；

3)當某個通信部件端口上的源設備有報文需要發送時，根據源設備對應的通信部件和目的設備對應的通信部件查找所述通信部件級聯關系表獲取源設備和目的設備之間的級聯關系信息，包括跳步數和跳步方向；根據所述級聯關系信息逐跳依次計算獲得報文經過每一跳通信部件時的輸出端口信息，根據所述輸出端口信息生成路由場信息；

4)源設備將所述路由場信息寫入待發送報文的報文頭并根據所述路由場信息發送片上互連網絡，報文在片上互連網絡傳輸過程中各跳通信部件依次根據路由場信息將報文依次進行轉發直至報文被發送至目的設備。

作為本發明上述技術方案的進一步改進：

所述設備編號有設備對應通信部件的通信部件編號和設備對應通信部件端口的端口號拼接組合而成。

所述通信部件之間的拓撲結構為片上一維互連網絡，所述跳步方向根據片上一維互連網絡上通信部件的排列關系包括水平向右、水平向左、先垂直后向左和先垂直后向右方向共四種跳步方向。

所述步驟3)的詳細步驟如下：

1A)根據源設備對應的通信部件和目的設備對應的通信部件查找所述通信部件級聯關系表獲取源設備和目的設備之間的跳步數和跳步方向，初始化設置循環變量的值為1，初始化路由場信息為空；

1B)若源設備和目的設備之間的跳步數大于1，如果跳步數不大于1則進入步驟1C)，否則跳至步驟1E)；

1C)根據所述循環次數和跳步方向獲取當前跳對應的輸出端口信息，并將所述端口信息添加至路由場信息中；

1D)將循環變量加1，將跳步數減1，判斷剩余的跳步數是否大于1，如果跳步數大于1則進入步驟1B)，否則跳至步驟1E)；

1E)使用目的設備對應通信部件端口的端口信息添加至路由場信息中，路由場信息生成完畢。

或者，所述通信部件之間的拓撲結構為環形片上互連網絡，所述跳步方向根據環形片上互連網絡上通信部件的排列關系包括順時針和逆時針共兩種跳步方向。

所述步驟3)的詳細步驟如下：

2A)根據源設備對應的通信部件和目的設備對應的通信部件查找所述通信部件級聯關系表獲取源設備和目的設備之間的跳步數和跳步方向，初始化路由場信息為空；

2B)若源設備和目的設備之間的跳步數大于1則進入步驟2C)，否則跳至步驟2E)；