基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：首先計(jì)算片上網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)沖突矩陣；計(jì)算每條子業(yè)務(wù)流沖突系數(shù)；求目標(biāo)業(yè)務(wù)流無(wú)交叉路徑組的沖突系數(shù)表；從沖突系數(shù)表得出最大最小預(yù)測(cè)范圍；計(jì)算重組緩存值，得出優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明的有益效果是提出來(lái)一種沖突預(yù)測(cè)片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存上界的優(yōu)化方法來(lái)預(yù)測(cè)重組緩存的最大值和最小值，相比于全遍歷方法，可以縮短分析時(shí)間，簡(jiǎn)化算法復(fù)雜度，提高效率，從而有效減少重組緩存區(qū)面積，降低片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成本。
【專利說(shuō)明】基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]((Very Large Scale Integration Design)) 2007 年 1-11 頁(yè)中 ‘Amethod forrouting packets across multiple paths in NoCs with in-order delivery andfault-tolerance guarantees’ 一文提出針對(duì)無(wú)交叉子業(yè)務(wù)流的多路徑路由方法，以降低網(wǎng)絡(luò)帶寬需求和功耗需求，并針對(duì)瞬時(shí)和永久錯(cuò)誤提出容錯(cuò)方案；不足之處在于沒(méi)有討論如何設(shè)置重組緩存的大小，從而存在丟包或重組緩存面積過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)；
[0003]《Design, Automation & Test in Europe》2009 年 1058 - 1063 頁(yè)中 ‘In-networkreorder buffer to improve overall NoC performance while resolving thein-orderrequirement problem’ 一文中介紹了通過(guò)將重組緩存從路由器外邊移到路由器里邊，通過(guò)共享給其他業(yè)務(wù)流來(lái)提高重組緩存的利用率；不足之處同樣沒(méi)有給出重組緩存的設(shè)置方案，存在丟包或重組緩存面積過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)；
[0004]《IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITSAND SYSTEMS》2010 年 12 期 1973-1986 頁(yè)中 ‘Buffer Optimization in Network-on-ChipThrough Flow Regulation’ 一文基于網(wǎng)絡(luò)演算理論提出了片上路由器輸入緩存的分析模型及其大小的分析方法；不足之處在于沒(méi)有進(jìn)一步研究位于業(yè)務(wù)流輸出端的包重組緩存大小的分析方法。
[0005]《IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS ANDSYSTEMS))第 31 卷第一期(2012 年 I 月)第 146-159 頁(yè)文章 ‘Memory-Efficient On-ChipNetwork with Adaptive Interface’提出使用一種流線型的重新排序機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)在目的節(jié)點(diǎn)的排序，不足之處仍然沒(méi)有給出重組緩存大小的設(shè)置方案，存在丟包或重組緩存面積過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]《中國(guó)科技論文在線電子雜志》2013年64期中‘多路徑路由NoC重組緩存區(qū)的分析及優(yōu)化’ 一文基于網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)算提出了計(jì)算兩條目標(biāo)子流的重組緩存區(qū)模型，不足之處在于該文章在優(yōu)化重組緩存上界中采用傳統(tǒng)全遍歷法，分析時(shí)間長(zhǎng)，算法復(fù)雜度大。
[0007]基于以上背景，本發(fā)明提出來(lái)一種沖突預(yù)測(cè)片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存上界的優(yōu)化方法，通過(guò)沖突矩陣，推導(dǎo)出每條子業(yè)務(wù)流的沖突系數(shù)，進(jìn)而從無(wú)交叉路徑組沖突系數(shù)表中選出最大最小范圍，來(lái)預(yù)測(cè)重組緩存的最大值和最小值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有給出重組緩存上界的設(shè)置方案，存在重組緩存面積過(guò)大、浪費(fèi)成本的問(wèn)題。[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0010]步驟a:計(jì)算片上網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)沖突矩陣；
[0011]步驟b:計(jì)算每條目標(biāo)子業(yè)務(wù)流沖突系數(shù)；
[0012]步驟c:求目標(biāo)業(yè)務(wù)流無(wú)交叉路徑組的沖突系數(shù)表；
[0013]步驟d:從沖突系數(shù)表得出最大最小預(yù)測(cè)范圍；
[0014]步驟e:根據(jù)預(yù)測(cè)路徑計(jì)算重組緩存值，得出優(yōu)化結(jié)果。
[0015]進(jìn)一步，所述路由為多路徑最短路由，所述片上網(wǎng)絡(luò)為NXN(N > 2)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步，業(yè)務(wù)流為分析路徑得到的業(yè)務(wù)流劃分為目標(biāo)業(yè)務(wù)流和沖突業(yè)務(wù)流，目標(biāo)業(yè)務(wù)流定義為所需要研究的對(duì)象，拆分為兩條目標(biāo)子業(yè)務(wù)流；沖突業(yè)務(wù)流定義為對(duì)目標(biāo)業(yè)務(wù)流造成沖突的業(yè)務(wù)流，由于沖突的存在導(dǎo)致目標(biāo)流中數(shù)據(jù)包后發(fā)先至形成重組緩存區(qū)。
[0017]進(jìn)一步，所述子業(yè)務(wù)流，為通過(guò)全遍歷得到全拆分情況下所產(chǎn)生的所有子流，全拆分指每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)都完全拆分。
[0018]進(jìn)一步，所述目標(biāo)主流重組緩存值的上界普通計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征在于通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn): 步驟a:計(jì)算片上網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)沖突矩陣； 步驟b:計(jì)算每條目標(biāo)子業(yè)務(wù)流沖突系數(shù)； 步驟c:求目標(biāo)業(yè)務(wù)流無(wú)交叉路徑組的沖突系數(shù)表； 步驟d:從沖突系數(shù)表得出最大最小預(yù)測(cè)范圍； 步驟e:根據(jù)預(yù)測(cè)路徑計(jì)算重組緩存值，得出優(yōu)化結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述路由為多路徑最短路由，所述片上網(wǎng)絡(luò)為NXN(N≥2)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:業(yè)務(wù)流為分析路徑得到的業(yè)務(wù)流劃分為目標(biāo)業(yè)務(wù)流和沖突業(yè)務(wù)流，目標(biāo)業(yè)務(wù)流定義為所需要研究的對(duì)象，拆分為兩條目標(biāo)子業(yè)務(wù)流；沖突業(yè)務(wù)流定義為對(duì)目標(biāo)業(yè)務(wù)流造成沖突的業(yè)務(wù)流，由于沖突的存在導(dǎo)致目標(biāo)流中數(shù)據(jù)包后發(fā)先至形成重組緩存區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述子業(yè)務(wù)流，為通過(guò)全遍歷得到全拆分情況下所產(chǎn)生的所有子流，全拆分指每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)都完全拆分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述目標(biāo)主流重組緩存值的上界普通計(jì)算公式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述沖突矩陣為Ν2Χ4矩陣，行代表路由節(jié)點(diǎn)，范圍為e (1，N2)，列代表東西南北四個(gè)方向，由于是最短路由，北和西方向均為O，每個(gè)元素代表路由節(jié)點(diǎn)在其方向上的沖突系數(shù)，假設(shè)網(wǎng)路中共有M條沖突流，則節(jié)點(diǎn)在其方向上的沖突系數(shù)定義為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述每條子業(yè)務(wù)流沖突系數(shù)，為把每條目標(biāo)子流經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)在其方向上的沖突系數(shù)加和
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述無(wú)交叉，定義為拆分的兩條目標(biāo)子流不共享除起始節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)外的任一相同路由節(jié)點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置約束條件A = 4(N-1)，N≥2進(jìn)行挑選。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述無(wú)交叉路徑組沖突系數(shù)表，為挑選出無(wú)交叉路徑組中路徑?jīng)_突系數(shù)大的，作為無(wú)交叉路徑組的沖突系數(shù)C(m，n) = max (Csub_tag_m, Csub_tag_n),其中m代表路徑組的第一條子流，η代表路徑組的第二條子流，依據(jù)為路徑組中重組緩存上界與延遲上界大的趨勢(shì)一致，而子流沖突系數(shù)與子流延遲的趨勢(shì)一致，因而可以用路徑組中沖突系數(shù)大的來(lái)表征重組緩存上界。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多路徑路由的片上網(wǎng)絡(luò)重組緩存的上界優(yōu)化方法，其特征是:所述從沖突系數(shù)表得出最大最小預(yù)測(cè)范圍，為從無(wú)交叉路徑組對(duì)應(yīng)的沖突系數(shù)表中得到由所有相同最值組成的預(yù)測(cè)范圍對(duì)應(yīng)的路徑組，根據(jù)預(yù)測(cè)路徑組計(jì)算相應(yīng)的重組緩存值，從中挑選出重組緩存最大最小值。
【文檔編號(hào)】G06F15/173GK103955584SQ201410199100
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】杜高明, 李苗, 宋宇鯤, 張多利, 王春來(lái), 劉鑫, 尹勇生 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)