[發(fā)明專利]一種可共享和自配置緩存的路由器結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410253106.2
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104022950B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 虞志益;周煒;俞劍明;林杰;朱世凱
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04L12/701
• 分類號: H04L12/701;H04L12/721;G06F15/173
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,盛志范

1.一種應用于片上網絡的可共享和自配置緩存的路由器結構，其特征在于，由緩存單元、路由計算單元、數(shù)據(jù)交換開關、仲裁器、鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器和本地通道狀態(tài)監(jiān)視器六類模塊組成；

路由器的東南西北四個端口分別含有一個緩存單元，緩存單元完成路由器之間的握手通信，也用于緩存各個輸入端口的數(shù)據(jù)，緩存采用先入先出隊列，可以實現(xiàn)異步通信；

路由器的東南西北四個端口分別含有一個路由計算單元，路由計算單元根據(jù)當前局部的通道擁堵狀態(tài)信息，結合路由器的路由算法，計算出合適的輸出端口，向仲裁器請求獨占輸出端口；

仲裁器根據(jù)各個端口的請求，依據(jù)wavefront的仲裁機制，為每個請求合理分配輸出端口，避免出現(xiàn)饑餓；

數(shù)據(jù)交換開關根據(jù)仲裁器的分配方案，將各個端口的緩存在緩存單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的輸出端口；

鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器動態(tài)搜集鄰近路由器相應通道的擁堵狀態(tài)信息，經過相應處理后，將該處理結果發(fā)送給本地的路由計算單元以及仲裁器，以防止出現(xiàn)局部擁堵；

本地通道狀態(tài)監(jiān)視器動態(tài)搜集本地路由器四個端口的擁堵狀態(tài)信息，經過相應處理后，將該處理結果發(fā)送給本地的路由計算單元、仲裁器以及相鄰和次相鄰路由器的鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器；

每個緩存單元包含三個先入先出隊列，其中一個先入先出隊列FIFOa的容量是其余兩個FIFOb、FIFOc的兩倍；整個片上網絡所有的路由器的所有先入先出隊列FIFOa組成虛擬通道0，所有的路由器的所有先入先出隊列FIFOb和FIFOc組成虛擬通道1，但相鄰路由器之間只有一個物理通道；

每個端口的緩存單元都含有五對輸入輸出數(shù)據(jù)鏈路，分別為：鄰近路由器輸入到該端口的數(shù)據(jù)鏈路和該端口緩存單元輸出到路由計算單元的數(shù)據(jù)鏈路，為1對；本地路由器鄰近端口到該端口的輸入輸出數(shù)據(jù)鏈路，為2對；以及該端口到本地路由器鄰近端口的輸入輸出數(shù)據(jù)鏈路，為2對；

每個端口的緩存單元包含4對數(shù)據(jù)選擇器，分別實現(xiàn)：

1）依據(jù)路由器的路由算法，選擇虛擬通道0或者虛擬通道1；

2）根據(jù)當前局部的通道擁堵狀態(tài)信息，在兩個鄰近端口FIFOc、該端口FIFOc和FIFOa中選擇可用的先入先出隊列緩存虛擬通道0中的數(shù)據(jù)；

3）根據(jù)FIFOb和FIFOc是否被共享，選擇FIFOb和FIFOc緩存虛擬通道1中的數(shù)據(jù)；

4）FIFOc在兩個鄰近端口的輸入數(shù)據(jù)、該端口虛擬通道0的數(shù)據(jù)和該端口虛擬通道1的數(shù)據(jù)中，選擇其需要緩存的數(shù)據(jù)；所有選擇器的控制信息由鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器產生。

2.根據(jù)權利要求1所述的可共享和自配置緩存的路由器結構，其特征在于，鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器為本地路由器提供鄰近和次鄰近路由器部分端口的緩存單元擁堵信息，東南西北每個端口搜集到4比特的信息，四個端口共16比特；這些擁堵信息由鄰近和次鄰近路由器的本地通道狀態(tài)監(jiān)視器提供；鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器同時需要本地緩存單元的先入先出隊列滿空狀態(tài)信息，這些信息直接由本地路由器的各個端口的先入先出隊列提供；根據(jù)上述信息，鄰近通道狀態(tài)監(jiān)視器可以生成緩存單元的控制信號。

3.根據(jù)權利要求1所述的可共享和自配置緩存的路由器結構，其特征在于，本地通道狀態(tài)監(jiān)視器動態(tài)搜集本地路由器四個端口的擁堵狀態(tài)信息，當FIFOa為滿狀態(tài)，并且該狀態(tài)保持32個時鐘周期后，就認為該端口的通道處于忙碌狀態(tài)，否則處于非忙碌狀態(tài)。