[發明專利]一種級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法

有效

• 申請號: 201710990297.4
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107844451B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳更生;倪思宇;黃超
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42;G06F13/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法，其特征在于，具體步驟為：

（1）生成n級用戶邏輯單元：N1,N2……Nn，分配到m塊板卡：M1,M2，…Mk，…Mm上，各塊板卡上的用戶邏輯單元數量為：L1,L2，…Lk，…Lm，k為板卡編號，；

（2）對每塊板卡分配兩段地址空間，一段地址空間映射到DDR0控制器，記為A段；另一段地址空間映射到DDR1控制器，記為B段；

（3）定義1位寄存器C，流水線每運行一次即一個流水周期進行一次0-1/1-0翻轉；

（4）對于每塊板卡，當C為0時，各用戶邏輯單元從A段地址讀數據，向B段地址寫數據；當C為1時，各用戶邏輯單元從B段地址讀數據，向A段地址寫數據；

（5）主機向M1寫數據過程：當C為0時，向M1的B段地址寫數據；當C為1時，向M1的A段地址寫數據；

（6）主機從Mk讀數據，向M(k+1)寫數據過程（）：若為偶數，當C為0時，從Mk的A段地址讀數據，向M(k+1)的B段地址寫數據；當C為1時，從Mk的B段地址讀數據，向M(k+1)的A段地址寫數據；若為奇數，當C為0時，從Mk的B段地址讀數據，向M(k+1)的B段地址寫數據；當C為1時，從Mk的A段地址讀數據，向M(k+1)的A段地址寫數據；

（7）主機從Mm讀數據過程：若（n+m）為偶數，當C為0時，從Mm的A段地址讀數據；當C為1時，從Mm的B段地址讀數據；若（n+m）為奇數，當C為0時，從Mm的B段地址讀數據，當C為1時，從Mm的A段地址讀數據；

步驟（4）、（5）、（6）、（7）涉及的所有過程均同步開展，其中主機端采用多線程方式并行處理與各板卡間的讀寫數據通信；

以上過程全部完成標志一次流水線過程結束。

2.根據權利要求1所述的級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法，其特征在于，采用完全流水線工作模式，即主機向M1寫數據過程，主機從Mk讀數據、向M(k+1)寫數據過程，，以及主機從Mm讀數據過程作為獨立流水級，與各用戶邏輯單元的運算過程同步展開，其中主機端采用多線程方式并行處理與各板卡間的讀寫數據通信；分布在各塊板卡上的所有用戶邏輯單元仍舊能以緊湊的流水線方式不間斷工作。

3.根據權利要求2所述的級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法，其特征在于，在完全流水線工作模式下，若主機與板卡間的通信時間小于用戶邏輯單元的計算時間，則用戶邏輯單元的計算時間完全覆蓋與主機通信的時間；設系統總運算量為W，單個流水級耗時為T，則系統吞吐率恒為W/T，系統吞吐率完全取決于用戶邏輯單元的計算耗時，不受級聯板卡數量增加的影響；總流水級數目為（n+m+1），系統延遲時間為（n+m+1）*T，隨級聯板卡數量呈線性增長。

4.根據權利要求1所述的級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法，其特征在于，在一個流水周期中，各塊板卡上的所有用戶邏輯單元均從一個DDR地址空間讀數據，向另一個DDR地址空間寫數據；此時用戶邏輯單元從一個DDR讀數據的數據流與用戶邏輯單元向另一個DDR寫數據的數據流朝向一致，讀/寫數據流通過用戶邏輯單元銜接，構成“蝶形”的一組斜臂；在下一個流水周期讀/寫數據流同時切換朝向，各條讀/寫數據流仍通過用戶邏輯單元銜接，構成“蝶形”的另一組斜臂；隨流水線過程進行，兩組斜臂交替出現，組成完整的“蝶式”構型。

5.根據權利要求4所述的級聯板間流水線的“蝶式”傳輸方法，其特征在于，不考慮與主機通信的“蝶式”構型的訪存方法：各塊板卡上用戶邏輯單元對DDR讀/寫數據通道完全隔離；在一個流水周期中每個DDR控制器僅進行讀或寫其中一個操作，兩個DDR控制器能夠同時工作，下一個流水周期兩個DDR控制器置換讀/寫操作。