[發明專利]一種二維片上網絡路由節點結構

有效

• 申請號: 202110444240.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113220627B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 巨新剛;黃巾;楊靚;尹莉;張偉;朱青;孫甫超
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F15/173
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種二維片上網絡路由節點結構，本發明在蟲孔交換和虛通道技術基礎上多路由節點結構進行改進，優化了RN內部交叉開關以及傳輸通路，降低了RN硬件資源及實現復雜度。本發明具有六個端口的二維NoC?RN單元，相鄰的二維NoC?RN單元間具有RN之間傳輸通路，二維NoC?RN單元包括兩個交叉開關，兩個交叉開關之間具有RN內部傳輸通路。該結構簡單、規則、無死鎖，有利于RN層次化和模塊化設計。本發明中RN定義的端口、緩存大小、數據寬度可根據NoC資源及性能需求進行縮減，其中的路由算法、仲裁策略均不受該結構影響。同時，RN之間物理通道可支持單通道或雙通道，具有良好的通用性。

技術領域

本發明涉及片上網絡(NoC：Networks?on?Chip)設計領域，具體涉及一種二維片上網絡路由節點結構。

背景技術

隨著芯片內集成度的提高，相比總線結構，NoC結構在通信方式、時鐘同步等方面具有很多優越性，已經成為普遍采用的一種多核處理器互連與通信實現結構。

RN是NoC結構中主要模塊之一，它根據一定的路由算法分配路徑，實現源至目的通信。RN是構建NoC的基礎，其性能的好壞直接影響片上系統性能。同時，由于NoC嚴格的資源和功耗限制，因此，構建具有結構簡單、高效、通用性好的RN結構對于NoC乃至系統設計至關重要。

NoC研究領域中通常以蟲孔交換機制為基礎。數據包在RN中以微片為單位，通過頭微片建立通路、尾微片釋放通路的方式實現源至目的的傳輸。同時，采用虛通道技術，以分時復用的方式實現低緩存、高吞吐率的RN結構。

現有二維NoC技術中，提出了多種RN結構。經對現有技術文獻的檢索發現，公開號為CN101383712A，公開日為2009.03.1(申請號：200810046287.6)的專利公開了一種片上網絡的路由節點微結構，提出了基本的RN結構。

公開號為CN105306382A，公開日為2016.02.03(申請號：201410364429.9)的專利公開了一種無緩存NoC數據處理方法及NoC電子元件，提出了通過減少高優先級數據包發生偏轉的偏轉率來提高高優先級程序的性能。

公開號為CN104158738A，公開日為2014.11.19(申請號：201410437689.4)的專利公開了一種低緩沖區片上網絡路由器及路由方法，提出了一種具有n個輸入端口和p個輸出端口的RN結構。

公開號為CN104796343A，公開日為2015.07.22(申請號：201510126106.0)的專利公開了一種基于片上網絡的通信結構，提出了具有4個2選1和1個4選1交叉開關規模的NoC通信結構及流量控制器。

公開號為CN104994026A，公開日為2015.10.21(申請號：201510283541.4)的專利公開了一種應用于片上網絡支持硬實時通信的路由開關，提出了基于確定型路由算法的路由節點結構。

文章“Router?Architecture?for?High-Performance?NoCs”提出雙通道RN結構，每個方向為兩個實通道，內部集成10×10規模交叉開關。

以上所提出的RN結構，存在如下缺點：

(1)雙通道結構內部集成大的交叉開關，使得資源和面積增大，成為影響NoC性能提升的主要瓶頸。

(2)無緩存結構導致包反復重傳，效率急劇下降。同時，該結構使得微片在路由網絡中的路由路徑不可預測，在通信量較大時路由次數增多，延時增大。同時，為了保證服務質量，RN結構中增加了額外的硬件資源，或提供專用的片上網絡拓撲結構。

(3)在已公開的RN結構中，部分以確定型路由算法為基礎，對RN內部資源進行優化。這種結構無法滿足諸如容錯路由算法、自適應路由算法等所需的傳輸通路，使得RN結構在通用性方面大打折扣。

發明內容