专利名称：一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机体系结构设计技术领域，特别涉及一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统。
背景技术：
在过去的十多年中，微处理器性能以每年60%的速度增长。性能的提高主要得益于集成电路制造工艺的进步和微处理器体系结构的不断发展。集成电路制造工艺的进步为单个芯片上提供了大量的资源，如何有效利用芯片面积提高微处理器的性能和吞吐率已经成为微体系结构研究的一个重要问题。对于众核处理器系统而言，片上通信成为了一个性能瓶颈，其原因在于，随着芯片集成度的不断提高，传统的总线或者交叉开关等互连结构通信性能越来越差并产生巨大的 功耗，极大地制约了众核处理器体系结构的发展。然而，片上网络(Noc)具有可扩展，高吞吐率，低功耗的特性，逐渐成为众核处理器系统所采用的互连结构。现有的简单众核处理器的合理使用模式是多个任务共享，每个任务分区域(Partition)使用处理器核，任务间不共享处理器资源。同时，由于处理器核相对简单，每个处理器核仅负责执行任务的一个或者少量线程，不需要特别考虑单个处理器核的多线程分时共享。从资源调度的角度，简单众核处理器的资源调度粒度应当是处理器核，相应地，软件的并行粒度为线程。因此，简单众核处理器的评价指标应当是芯片的吞吐率和以处理器核为单位的资源利用率。如何有效利用众核处理器中的大量处理器资源，提高系统吞吐率，是众核处理器体系结构面临的重要问题。目前，现有的大量的资源划分方法一般是将一定数量的处理单元融合成为一个计算群集合，即将众核处理器核资源划分为若干计算群集合，从而充分利用了片上资源。但是对于片上网络而言，该方法无法满足片上网络的上层资源划分的动态特性需求，故需要基于片上网络的动态可重构子网划分方法，能有效支持上层任意资源划分的实现，充分提高片上资源的利用率。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统，能有效支持上层任意资源划分的实现，充分提高片上资源的利用率。为达到上述目的，本发明提出了一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法，所述方法包括以下步骤步骤SI :根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元；步骤S2 :根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；
步骤S3 :在所述物理子网内，采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通 目。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法中，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法中，所述物理子网的拓扑形状为最小面积匹配的规则矩形。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法中，所述步骤S3具体包括传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应 的逻辑子网，若是，则将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元；若否，则不发送该消息包给该第二路由节点对应的处理单元。另，本发明还提供一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统，所述系统包括逻辑子网划分模块，用于根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元；物理子网构建模块，用于根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；及路由通信模块，在所述物理子网内采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通信。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统中，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统中，所述物理子网的拓扑形状为最小面积匹配的规则矩形。进一步，在所述一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统中，所述路由通信模块具体包括比较判断子模块，用于传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应的逻辑子网；消息包发送子模块，用于在判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元属于所述物理子网对应的逻辑子网时，将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元。本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统通过在片上网络动态划分为任意拓扑形状逻辑子网及包含该逻辑子网的物理子网，并在每个物理子网内可以实现无死锁的路由，达到有效避免了子网划分方案对核间通信造成的影响的目的，能有效支持上层任意资源划分策略的实现，充分提高了片上资源的利用率，最终有效提高了众核处理器系统内计算资源的利用率。
图I为本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法一实施例的流程示意图；图2为本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法的结构示意图；图3为图I的物理子网内的路由节点通信的示意图；图4为本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。本发明提出一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统，主要应用于简 单众核处理器环境，通过在片上互连网络层面划分逻辑子网和物理子网，达到有效避免了子网划分方案对核间通信造成的影响的目的，并对系统上层资源分配策略起到巨大的支持作用，最终有效提高了众核处理器系统内计算资源的利用率。请参阅图1，本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法包括以下步骤步骤SI :根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单兀(Processing Element, PE)；步骤S2 :根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；步骤S3 :在所述物理子网内，采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通 目。其中，所述步骤SI中，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状，其内部包含正在被使用的处理单元及其对应的片上互连网络资源。请参阅图2，图2是本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法的结构示意图。具体地，图2为6X6的mesh网格(无线网格网络)片上互连网络，其包括36个处理单元1，每个所述处理单元I对应一个路由器(图未示)。为了提高计算资源利用率，众核处理器系统内，根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网2，所述逻辑子网2包括若干个正在被使用的处理单元1，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状，其内部包含处理单元及其对应的片上互连网络资源。根据确定形状的逻辑子网2，构建物理子网3包含所述逻辑子网2，即每一所述逻辑子网2被物理子网3包围，而且该物理子网3的拓扑形状必须为最小面积匹配的规则矩形，即能覆盖所述逻辑子网2的最小面积的规则矩形，这样才能减少对四周其他处理单元的影响，并有效简化路由算法。所述步骤S3具体包括传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应的逻辑子网，若是，则将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元；若否，则不发送该消息包给该第二路由节点对应的处理单元。
请一并参阅图3，图3为一个物理子网内的路由节点通信的示意图。该物理子网3的拓扑形状为I’ -12’号节点组成规则矩形，其内覆盖的逻辑子网2包括除去I’号及7’号的其他节点。假设10’号路由节点(第一路由节点)作为消息包的起点，该消息包进入V号路由节点(第二路由节点)后，识别到当前7’号节点不属于逻辑子网2，所以该消息包不会通过7’号路由节点的网络接口进入7’号处理单元内。而对于11’号路由节点，由于该11’号路由节点属于逻辑子网2，所以该消息包会通过网络接口进入11’号处理单元内，其他路由节点同理。这样，通过在物理子网内采用无死锁的路由方式，实现了任意两路由节点的通信。同时，所述逻辑子网及物理子网均是具有动态可重构特性，即随着配置信息的更新，所述逻辑子网和物理子网会重新构造。请参阅图4，本发明还提供一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统。所述系 统包括逻辑子网划分模块10、物理子网构建模块20及路由通信模块30。所述逻辑子网划分模块10用于根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元；所述物理子网构建模块20用于根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；所述路由通信模块30用于在所述物理子网内，采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通信。进一步，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状，其内部包含正在被使用的处理单元及其对应的片上互连网络资源。所述物理子网构建模块20根据确定形状的逻辑子网，构建物理子网包含所述逻辑子网，即每一所述逻辑子网被物理子网包围，而且该物理子网的拓扑形状必须为最小面积匹配的规则矩形，即能覆盖所述逻辑子网的最小面积的规则矩形，这样才能减少对四周其他处理单元的影响，并有效简化路由算法。进一步，所述路由通信模块30具体包括比较判断子模块302，用于传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应的逻辑子网；消息包发送子模块304，用于在判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元属于所述物理子网对应的逻辑子网时，将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元。相比于现有技术，本发明一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统通过在片上网络动态划分为任意拓扑形状逻辑子网及包含该逻辑子网的物理子网，并在每个物理子网内可以实现无死锁的路由，达到有效避免了子网划分方案对核间通信造成的影响的目的，能有效支持上层任意资源划分策略的实现，充分提高了片上资源的利用率，最终有效提高了众核处理器系统内计算资源的利用率。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对 这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 步骤Si:根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元； 步骤S2 :根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网； 步骤S3 :在所述物理子网内，采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通信。
2.根据权利要求I所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法，其特征在于，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状。
3.根据权利要求I所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法，其特征在于，所述物理子网的拓扑形状为最小面积匹配的规则矩形。
4.根据权利要求I所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括 传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应的逻辑子网， 若是，则将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元； 若否，则不发送该消息包给该第二路由节点对应的处理单元。
5.一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统，其特征在于，所述系统包括 逻辑子网划分模块，用于根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元； 物理子网构建模块，用于根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；及 路由通信模块，在所述物理子网内采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通 目。
6.根据权利要求5所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统，其特征在于，所述逻辑子网的拓扑形状可以为任意拓扑形状。
7.根据权利要求5所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统，其特征在于，所述物理子网的拓扑形状为最小面积匹配的规则矩形。
8.根据权利要求5所述的一种基于片上网络的动态可重构子网划分系统，其特征在于，所述路由通信模块具体包括 比较判断子模块，用于传送的消息包在所述物理子网内由第一路由节点进入第二路由节点时，判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元是否属于所述物理子网对应的逻辑子网； 消息包发送子模块，用于在判断该第二路由节点对应的处理单元与第一路由节点对应的处理单元属于所述物理子网对应的逻辑子网时，将该消息包通过网络接口传输给该第二路由节点对应的处理单元。
全文摘要
本发明提出了一种基于片上网络的动态可重构子网划分方法及系统，所述方法包括以下步骤步骤S1根据配置信息将片上网络划分多个逻辑子网，所述逻辑子网包括正在被使用的处理单元；步骤S2根据所述逻辑子网在所述片上网络上构建多个物理子网，每一所述物理子网对应包含一逻辑子网，且每一所述物理子网为规则矩形子网；步骤S3在所述物理子网内，采用无死锁的路由方式来实现任意两路由节点的通信。本发明能有效支持上层任意资源划分策略的实现，充分提高了片上资源的利用率，最终有效提高了众核处理器系统内计算资源的利用率，提高了众核处理器的性能。
文档编号G06F15/173GK102799560SQ20121033124
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者付宇卓, 杨凯凯, 蒋江, 刘婷 申请人:上海交通大学