[發明專利]一種可動態切換工作模式的片上網絡路由器及方法

有效

• 申請號: 201710713464.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107454003B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 葛芬;吳寧;周芳;童心田;盧昊;賁睿;王磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/771
• 分類號: H04L12/771;G06F1/32;G06F15/173;G06F15/78
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種可動態切換工作模式的片上網絡路由器，其特征在于，包括電源門控PG控制器、第一至第三門控模塊、直通模塊、輸入端口、輸入端口控制模塊、輸入混合緩存區、路由模塊、輸出端口控制模塊和輸出端口；所述路由模塊包括路由計算模塊、仲裁分配模塊和交叉開關模塊，所述輸入端口包括東輸入端口、西輸入端口、南輸入端口、北輸入端口和本地輸入端口，輸出端口包括東輸出端口、西輸出端口、南輸出端口、北輸出端口和本地輸出端口；PG控制器與第一至第三門控模塊的輸入端分別連接，第一至第三門控模塊的輸出端分別與輸入混合緩存區、路由模塊、直通模塊分別連接，第一至第三門控模塊、輸入端口控制模塊、輸出端口控制模塊分別與電源連接；其中，

PG控制器，用于根據關斷信號en和第一喚醒信號wu1、第二喚醒信號wu2、第三喚醒信號wu3的狀態產生第一門控信號PG1、第二門控信號PG2和第三門控信號PG3；第一門控信號PG1輸出至第一門控模塊，第二門控信號PG2輸出至第二門控模塊，第三門控信號PG3輸出至第三門控模塊；當路由器所連的資源內核無任務執行時，關斷信號en為1；當路由器所連的資源內核有任務執行時，關斷信號en為0；

第一至第三門控模塊，用于根據各自接收的第一門控信號PG1、第二門控信號PG2、第三門控信號PG3，來決定輸出的虛擬電源Vdd1、Vdd2、Vdd3的值，以實現對其所連的輸入混合緩存區、路由模塊、直通模塊的門控；

直通模塊包括計數器、注入率計算函數器、第一閾值比較器和直通單元；其中，

計數器，用來對當前路由器中到來的完整數據包進行計數，得到數據訪問次數cnt1；輸出cnt1和經歷的總時鐘周期數至注入率計算函數器；

注入率計算函數器，用于根據cnt1和經歷的總時鐘周期數計算得到當前的數據包注入率rate，輸出rate至比較器；

第一閾值比較器，用于將rate和設定第一閾值進行比較，得到第一喚醒信號wu1并將其輸入到PG控制器中；

仲裁分配模塊包括輸入仲裁模塊、偏轉判斷模塊、偏轉數目計數器、偏轉率計算函數模塊、第二閾值比較器、競爭判斷模塊、競爭數目計數器、競爭率計算函數模塊和第三閾值比較器；其中，

輸入仲裁模塊，用于在多個輸入端口請求相同的最佳輸出端口情況下，采用仲裁算法進行仲裁，控制交叉開關模塊進行輸入端口和輸出端口的數據交換；產生的微片仲裁結果輸出至偏轉判斷模塊和競爭判斷模塊；

偏轉判斷模塊，用于根據產生的微片仲裁結果，得到偏轉信號def，偏轉信號def輸出至偏轉數目計數器；當def值為0則代表此時無微片爭奪情況產生，不會有任何微片被偏轉；當def值為1則表示有偏轉情況產生；

偏轉數目計數器，用于當有偏轉情況產生即def值為1，偏轉數目信號def_num的值就加1，輸出偏轉數目信號def_num至偏轉率計算函數模塊；

偏轉率計算函數模塊，用于根據def_num和當前網絡的總時鐘周期數，計算此時該路由器的微片偏轉率def_rate，輸出def_rate至第二閾值比較器；

第二閾值比較器，用于將def_rate與設定第二閾值進行比較，得到第二喚醒信號wu2輸出至PG控制器；

競爭判斷模塊，用于產生競爭信號com并將其輸出至競爭數目計數器；當無微片爭奪情況產生，競爭信號com值為0；當有微片爭奪情況產生，競爭信號com值為1；

競爭數目計數器，用于輸出偏轉數目信號com_num至競爭率計算函數模塊，一旦有競爭發生com_num的值就加1；

競爭率計算函數模塊，根據com_num和當前網絡的總時鐘周期數，計算此時該路由器的微片爭奪率com_rate并將其輸出至第三閾值比較器；

第三閾值比較器，用于將com_rate與設定第三閾值進行比較，得到第三喚醒信號wu3并將其輸出至PG控制器；

輸入端口控制模塊，用于當接收到關斷信號en的值為1時，將東輸入端口、西輸入端口、南輸入端口、北輸入端口到來的微片輸入至直通單元；當接收到關斷信號en的值為0時，將輸入端口傳輸過來的微片保存至輸入混合緩存區；

直通單元，根據路由器所處網絡的位置，設置輸入端口與輸出端口的連接形式，從而將接收的微片輸出至輸出端口，從而實現將輸入微片轉發至網絡中的相鄰路由器節點；

輸入混合緩存區，用于存放微片并將其輸出至路由計算模塊；

路由計算模塊，用于對輸入混合緩存區中的微片進行解析，采用路由算法計算獲得微片的下一個轉發方向，為微片選擇在網絡中的最佳輸出端口；解析后的微片通過仲裁分配模塊和交叉開關模塊轉發至所選擇的輸出端口。