[發明專利]一種低功耗存算一體系統的多芯片連接方法

有效

• 申請號: 202110497911.X
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113438171B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 唐建石;臧浩名;吳華強;高濱;錢鶴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L45/74
• 分類號: H04L45/74;H04L45/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種低功耗存算一體系統的多芯片連接方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)對由低功耗存算一體芯片組成的網絡中的路由節點進行編址，基址信息包括路由節點的橫坐標和縱坐標；

(2)與一體芯片相連的上級主設備向與主設備相連的路由節點發送路由節點基址配置指令，路由節點上的本地指令解析單元解析出路由節點基址配置指令，根據路由節點基址配置指令對相應的路由節點基址寄存器賦值；并向路由器的中央開關發送使能信號；

(3)中央開關根據接收的使能信號分別通過x正向發送緩沖區、x負向發送緩沖區、y正向發送緩沖區和y負向發送緩沖區向相鄰的其它路由節點發送與使能信號相應的節點基址配置指令；

(4)相鄰路由節點通過相應的接收緩沖區接收基址配置指令，并將接收的基址配置指令發送到與上述接收緩沖區相應的鏈路指令解析單元，鏈路指令解析單元得到使能信號后，根據基址配置指令對相應的路由節點基址寄存器賦值，然后對賦值進行判斷，若賦值失敗，則生成一個基址寄存器賦值失敗報文，并根據基址配置指令中的源基址值生成基址配置失敗反饋指令；鏈路指令解析單元根據當前輸入接口選擇相應的發送緩沖區域將基址配置失敗反饋指令發送到該發送緩沖區；若賦值成功，則進一步根據基址配置指令中的網絡規模字段，對當前路由節點的位置進行判斷，若當前路由節點處于網絡的邊緣位置，則生成一個基址配置成功反饋指令，并按照失敗反饋指令的規則，將該基址配置成功反饋指令發送到相應發送緩沖區，若當前路由節點沒有處于網絡的邊緣位置，則根據基址配置指令中的包頭I/R值，將基址配置指令處理后發送到相應發送緩沖區，失敗反饋指令的規則規：若當前基址配置指令中的待配基址字段與指令中的網絡規模字段不同，則鏈路指令解析單元從路由節點的四個發送緩沖區中選擇兩個發送緩沖區，并向中央開關生成一個四位的發送請求，中央開關接收到該請求后對基址配置指令按發送緩沖區選擇規則進行處理，并將處理后的基址配置指令發送到相應的發送緩沖區；

(5)遍歷網絡中的所有路由節點，重復步驟(4)，若與主設備連接的路由節點接收到其他路由節點發送的基址配置失敗反饋指令，則鏈路指令解析單元根據基址配置失敗反饋指令中的源基址字段重新生成指定基址配置指令；鏈路指令解析單元根據重新生成指定基址配置指令生成一個四位的發送緩沖區選擇請求，并將該請求發送到中央仲裁器；

(6)中央仲裁器接收到發送請求后，根據步驟(4)的發送緩沖區選擇規則從四位的發送請求中選擇一個輸出仲裁結果，并將仲裁結果發送到中央開關，中央開關根據中央仲裁器的仲裁結果，選擇相應的發送緩沖區，發送鏈路指令解析單元生成的指定基址配置指令；鏈路指令解析單元使其中的錯誤計數器加一，當接收到目的路由節點基址配置成功反饋指令時，則將錯誤計數器減一，當與主設備相連的路由節點接收到四個邊角路由節點傳輸的基址配置成功反饋指令，并且錯誤計數器歸零后，完成網絡初始化；

(7)與一體芯片相連的上級主設備向路由節點發送一個特征配置指令，路由節點的指令解析單元收到特征配置指令后按照封包格式對特征配置指令進行封包，并將生成包頭的目的基址字段與當前路由節點的基址寄存器進行對比，根據對比結果生成一個四位的發送緩沖區選擇請求，中央仲裁器接收到發送請求后，將從四位的發送請求中選擇一個輸出仲裁結果，并將仲裁結果發送到中央開關，中央開關根據中央仲裁器的仲裁結果，選擇相應的發送緩沖區，通過發送緩沖區向相鄰的相應路由節點發送封包后的特征配置指令；

(8)相應的相鄰路由節點接收特征配置指令后，觸發指令解析單元對特征配置指令進行解析，若包頭的目的地址與當前路由節點的基址寄存器值相等，則該特征配置指令為本地指令，指令解析單元將向本地仲裁器發起仲裁請求，等待仲裁通過后，對特征配置指令進行解包，并通過本地開關傳入本地接收緩沖區，若包頭的目的地址與當前路由節點的基址寄存器值不等，則該特征配置指令在網絡上繼續傳播，指令解析單元向中央仲裁器發起一個四位的發送緩沖區選擇請求，該請求為兩種或一種，即兩個“1”，仲裁通過后通過中央開關將指令傳入相應發送緩沖區，直到特征配置指令到達目的路由器；

(9)存算一體芯片通過目的路由器向網絡中的主設備返回計算結果；

(10)網絡中的所有路由節點重復上述步驟(2)-步驟(9)，實現低功耗存算一體系統中通過網絡主設備和路由節點的多芯片連接。

2.如權利要求1所述的多芯片連接方法，其特征在于其中所述的步驟(6)中路由仲裁方法，包括以下步驟：

(1)路由節點中的5個指令解析單元和4個鏈路發送緩沖區組成的5×4維向量進行整合，得到一個5×4維的輸入矩陣；

(2)對輸入矩陣的每一列求和，從求和結果中選擇最小的非零列作為下一步仲裁的輸入；

(3)對輸入矩陣中的每一行進行求和；

(4)設定步驟(2)的非零列中選擇行求和結果為最小的請求為通過仲裁，將通過仲裁后的該列其他所有請求歸零，同時該請求所在行的其他請求自動歸零；

(5)遍歷5×4維輸入矩陣中的所有列，重復步驟(2)、步驟(3)和步驟(4)，直到5×4維輸入矩陣中的所有列被仲裁或出現全零列，結束仲裁。