[發(fā)明專利]一種可動態(tài)切換工作模式的片上網(wǎng)絡路由器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710713464.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107454003B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)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(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種可動態(tài)切換工作模式的片上網(wǎng)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(qū)、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(qū)、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(jù)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(tài)產(chǎn)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(zhí)行時，關斷信號en為1；當路由器所連的資源內核有任務執(zhí)行時，關斷信號en為0；

第一至第三門控模塊，用于根據(jù)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(xiàn)對其所連的輸入混合緩存區(qū)、路由模塊、直通模塊的門控；

直通模塊包括計數(shù)器、注入率計算函數(shù)器、第一閾值比較器和直通單元；其中，

計數(shù)器，用來對當前路由器中到來的完整數(shù)據(jù)包進行計數(shù)，得到數(shù)據(jù)訪問次數(shù)cnt1；輸出cnt1和經(jīng)歷的總時鐘周期數(shù)至注入率計算函數(shù)器；

注入率計算函數(shù)器，用于根據(jù)cnt1和經(jīng)歷的總時鐘周期數(shù)計算得到當前的數(shù)據(jù)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(shù)目計數(shù)器、偏轉率計算函數(shù)模塊、第二閾值比較器、競爭判斷模塊、競爭數(shù)目計數(shù)器、競爭率計算函數(shù)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(shù)據(jù)交換；產(chǎn)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(jù)產(chǎn)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(shù)目計數(shù)器；當def值為0則代表此時無微片爭奪情況產(chǎn)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(chǎn)生；

偏轉數(shù)目計數(shù)器，用于當有偏轉情況產(chǎn)生即def值為1，偏轉數(shù)目信號def_num的值就加1，輸出偏轉數(shù)目信號def_num至偏轉率計算函數(shù)模塊；

偏轉率計算函數(shù)模塊，用于根據(jù)def_num和當前網(wǎng)絡的總時鐘周期數(shù)，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(chǎn)生競爭信號com并將其輸出至競爭數(shù)目計數(shù)器；當無微片爭奪情況產(chǎn)生，競爭信號com值為0；當有微片爭奪情況產(chǎn)生，競爭信號com值為1；

競爭數(shù)目計數(shù)器，用于輸出偏轉數(shù)目信號com_num至競爭率計算函數(shù)模塊，一旦有競爭發(fā)生com_num的值就加1；

競爭率計算函數(shù)模塊，根據(jù)com_num和當前網(wǎng)絡的總時鐘周期數(shù)，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(qū)；

直通單元，根據(jù)路由器所處網(wǎng)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(xiàn)將輸入微片轉發(fā)至網(wǎng)絡中的相鄰路由器節(jié)點；

輸入混合緩存區(qū)，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(qū)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(fā)方向，為微片選擇在網(wǎng)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(fā)至所選擇的輸出端口。