[發(fā)明專利]一種保障服務(wù)質(zhì)量的片上網(wǎng)絡(luò)路由方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310573922.7
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103618673A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王科;黃棟杉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L1/00
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 杜林雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種保障服務(wù)質(zhì)量的片上網(wǎng)絡(luò)路由器設(shè)計方法。

背景技術(shù)

在大規(guī)模復(fù)雜SoC設(shè)計中，如何有效地連接片上資源，包括處理器、控制器、存儲器等異構(gòu)IP核，是影響片上系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。針對傳統(tǒng)總線在復(fù)雜SoC的IP核互連中存在的全局連線長、可擴展性差等問題，歐美一些研究機構(gòu)提出了一種全新的以通信為中心的片上系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)—片上網(wǎng)絡(luò)（Network?on?Chip，NoC）。片上網(wǎng)絡(luò)NoC采用基于數(shù)據(jù)包的傳輸方式，為模塊之間的互連提供高效、可靠、靈活的通信架構(gòu)，成為解決復(fù)雜SoC設(shè)計中全局互連與通信問題的有效方案。

作為解決復(fù)雜SoC的片上通信問題的先進(jìn)方案，片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求達(dá)到高吞吐量，低延時等通信性能目標(biāo)。一個面向特定應(yīng)用（如，航空電子系統(tǒng)應(yīng)用）的片上網(wǎng)絡(luò)，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的制定、交換與路由策略的設(shè)計等各個過程都擁有巨大的靈活性，不同的片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在性能上存在巨大差異。

現(xiàn)有的片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，路由器節(jié)點設(shè)計方法比較豐富，由于各種不同的目的產(chǎn)生了多種優(yōu)化算法。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN101540786A，公開日為2009年9月23日（申請?zhí)枺?00910097646.5）的專利文件公開了一種面向外設(shè)需求的片上網(wǎng)絡(luò)通訊優(yōu)化方法，將NoC針對不同IO需求，將NoC分割成多個邏輯獨立的網(wǎng)絡(luò)，平衡外部IO與內(nèi)部線程任務(wù)的通訊流量。通過地理位置的差異性，通過合適的節(jié)點位置設(shè)計，任務(wù)映射方式，優(yōu)化片上網(wǎng)絡(luò)通訊。

公開號為CN10238780A，公開日為2012年3月21日（申請?zhí)枺?01110321491.6）的專利文件公開了一種片上網(wǎng)絡(luò)蟲洞路由容錯方法，該方法通過判斷關(guān)鍵數(shù)據(jù)包，對每個數(shù)據(jù)微片（data?flit）發(fā)送兩次或兩次以上，接收時進(jìn)行奇偶校驗和雙模冗余校驗，將正確結(jié)果提交給NI接口。

上述現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：片上網(wǎng)絡(luò)路由器的容錯手段采用冗余數(shù)據(jù)傳輸，通信效率不高；片上網(wǎng)絡(luò)沒有通過路由器節(jié)點本身的專用通道設(shè)計來提供服務(wù)質(zhì)量保證（QoS），特別是對于航空電子的應(yīng)用，實時性難以保證；采用普通奇偶校驗，糾錯能力不強。因此需要一種提供QoS的片上網(wǎng)絡(luò)路由器，采用ECC編碼以及專用通道，進(jìn)行可靠并且實時性強的數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到機載系統(tǒng)中IP核集成應(yīng)用的實際需求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)未設(shè)計專用通道來保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)包在片上網(wǎng)絡(luò)中得到快速響應(yīng)的服務(wù)，未采用糾錯編碼來提高傳輸可靠性等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種保障服務(wù)質(zhì)量的片上網(wǎng)絡(luò)路由方法，基于結(jié)合虛擬通道（VC）與專用通道的優(yōu)點，提供低延時、低抖動的網(wǎng)絡(luò)通信，并采用改進(jìn)的確定性路由算法，使得多個機載IP核之間可以建立靈活的Mesh網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行無死鎖的通信。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種保障服務(wù)質(zhì)量的片上網(wǎng)絡(luò)路由方法，該方法包括以下步驟：

在網(wǎng)絡(luò)接口端：

a)IP核將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)接口，由網(wǎng)絡(luò)接口把數(shù)據(jù)包封裝成符合傳輸約定的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)為頭微片，數(shù)據(jù)微片以及尾微片，所述頭微片中包含一個關(guān)鍵數(shù)據(jù)包字段；

b)在頭微片的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包字段中指明本次數(shù)據(jù)傳輸是否關(guān)鍵數(shù)據(jù)包；

c)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到路由器；

d)從路由器接收數(shù)據(jù)，去除數(shù)據(jù)包格式然后將消息發(fā)送到IP核；

在路由器端：

e)路由器的輸入端口接收數(shù)據(jù)包，對頭微片中關(guān)鍵數(shù)據(jù)包字段進(jìn)行識別，如果是關(guān)鍵數(shù)據(jù)包，路由器采用專用通道傳送；如果不是關(guān)鍵數(shù)據(jù)包，使用正常的虛擬通道傳送；

f)根據(jù)目的地址及路由算法，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到下一路由器或者網(wǎng)絡(luò)接口。進(jìn)一步，所述步驟b中，還包括網(wǎng)絡(luò)接口對關(guān)鍵數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)微片后附加校驗碼，所述步驟d中還包括網(wǎng)絡(luò)接口對關(guān)鍵數(shù)據(jù)包的校驗碼進(jìn)行解碼并驗證數(shù)據(jù)是否正確，如錯誤則丟棄放數(shù)據(jù)包并要求重新發(fā)送。

優(yōu)選地，所述校驗碼使用ECC編碼，采用漢明碼，可以檢查出數(shù)據(jù)傳輸中同時出現(xiàn)2bit的錯誤，并丟棄該數(shù)據(jù)包重新傳送，可以糾正數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的1bit錯誤。

優(yōu)選地，所述路由算法為當(dāng)目的節(jié)點在當(dāng)前節(jié)點的北邊時，采用XY路由算法，即沿著先X方向傳輸，再Y方向傳輸當(dāng)目的節(jié)點，當(dāng)目的節(jié)點在當(dāng)前節(jié)點的南邊時，采用YX路由算法即沿著先Y方向傳輸，再X方向傳輸。