硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法
【专利摘要】本发明公开了硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，找出网络中所有业务流的源节点和目地节点，搜索业务流的源节点到目的节点之间所有可行路径，求出目标流基于度的冲突矩阵；找出一条子流经过的所有TSV链路作为这条子流的路径，根据目标流基于度的冲突矩阵求出这条子流路径的TSV冲突系数；遍历目标流的所有子流，找出目标流所有子流的TSV冲突系数；按照路径的TSV冲突系数的大小把目标流的流量分配到部分最优的路径上。本发明的有益效果是：提出基于度的冲突矩阵，可以清晰直观的表现出业务流在网络中每条链路的冲突情况；提出硅通孔负载全局均衡的业务流拆分方法，优化业务流延迟上界，提升了网络性能。
【专利说明】硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于基于硅通孔的三维片上网络设计【技术领域】，涉及硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法。
【背景技术】
[0002]《计算机工程与科学》2011年第33第3期34_40页中“片上网络二维和三维结构的通信性能分析”对比分析了 k-ary-2-mesh网络及其对应的三维网络在最差情形下的通信性能，得出了以下结论:三维网络的平均通信性能虽然更优，但受垂直信道影响其最差情形下的通信性能可能劣于其对应的二维网络。其不足之处在于:虽然得出垂直通道(也就是硅通孔)是影响性能(如延迟上界)的关键因素，但并未分析如何解决该问题的优化方法。发表于 2012 年第八届 IEEE/ACM/IFIP international conference on Hardware/softwarecodesign and system synthesis 国际会议第 123-132 页的 “Worst-case performanceanalysis of2~D mesh NoCs using mult1-path minimal routing，，论文，提出一种冲突矩阵来表征网络的拥堵状况，以及一种二维片上网络延迟上界分析方法，可针对多路径路由的片上网络分析业务流的延迟上界。其不足之处在于:所提出的冲突矩阵复杂度高，对冲突的表达不够直观，且没有分析三维片上网络中延迟上界的分析，以及针对基于硅通孔的三维片上网络如何优化业务流的延迟上界。目前还未有针对三维片上网络硅通孔结构的特殊性，通过全局均衡硅通孔的负载来优化全局业务流的延迟上界的方法。
【发明内容】
[0003]本发明提出硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，解决了目前还未有针对三维片上网络硅通孔结构的特殊性，通过全局均衡硅通孔的负载来优化全局业务流的延迟上界的方法的问题。
[0004]本发明提出了硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，本发明的技术特点在于采用以下步骤:
[0005]步骤1:搜索整个网络，找出网络中所有业务流的源节点和目地节点，业务流采用最小多路径路由的传输方式，把需要优化的一条业务流做为目标流，其余所有的业务流都做为冲突流，搜索业务流的源节点到目的节点之间所有可行路径，求出目标流基于度的冲关矩阵；
[0006]步骤2:选择目标流的一条子流，找出这条子流经过的所有TSV链路作为这条子流的路径，根据目标流基于度的冲突矩阵求出这条子流路径的TSV冲突系数；
[0007]步骤3:重复步骤2，遍历目标流的所有子流，找出目标流所有子流的TSV冲突系数；
[0008]步骤4:选择TSV冲突系数最小的路径作为最优路径，优先级最高，其次为次优路径，以此类推，TSV冲突系数最大的为最差路径，优先级最低；
[0009]步骤5:按照路径的TSV冲突系数的大小把目标流的流量分配到部分最优的路径上，冲突系数大的分配的流量少，冲突系数小的分配的流量多，并更新目标流在网络的路径，同时更新冲突矩阵；
[0010]步骤6:重复步骤I至步骤5的方法对网络中所有需要优化的业务流依次进行优化。
[0011]本发明的技术特点还在于最小多路径路由传输方式是业务流从源节点到目的节点只经过部分或所有最短的可行路径。目标流既可以是目标主流也可以是部分目标子流。目标子流是目标流从源节点到目的节点的任意一条特定的最短可行路径；所述目标主流不重复的包括从源节点到目的节点所有的目标子流。冲突流是网络中除了目标流以外的其余所有业务流。基于度的冲突矩阵可以应用于任何拓扑结构的网络，它通过下式计算:
[0012]
【权利要求】
1.硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于采用以下步骤: 步骤1:搜索整个网络，找出网络中所有业务流的源节点和目地节点，业务流采用最小多路径路由的传输方式，把需要优化的一条业务流做为目标流，其余所有的业务流都做为冲突流，搜索业务流的源节点到目的节点之间所有可行路径，求出目标流基于度的冲突矩阵； 步骤2:选择目标流的一条子流，找出这条子流经过的所有TSV链路作为这条子流的路径，根据目标流基于度的冲突矩阵求出这条子流路径的TSV冲突系数； 步骤3:重复步骤2，遍历目标流的所有子流，找出目标流所有子流的TSV冲突系数； 步骤4:选择TSV冲突系数最小的路径作为最优路径，优先级最高，其次为次优路径，以此类推，TSV冲突系数最大的为最差路径，优先级最低； 步骤5:按照路径的T SV冲突系数的大小把目标流的流量分配到部分最优的路径上，冲突系数大的分配的流量少，冲突系数小的分配的流量多，并更新目标流在网络的路径，同时更新冲突矩阵； 步骤6:重复步骤I至步骤5的方法对网络中所有需要优化的业务流依次进行优化。
2.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述的最小多路径路由传输方式是业务流从源节点到目的节点只经过部分或所有最短的可行路径。
3.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述目标流既可以是目标主流也可以是部分目标子流。
4.按照权利要求3所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述目标子流是目标流从源节点到目的节点的任意一条特定的最短可行路径；所述目标主流不重复的包括从源节点到目的节点所有的目标子流。
5.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述冲突流是网络中除了目标流以外的其余所有业务流。
6.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述基于度的冲突矩阵可以应用于任何拓扑结构的网络，它通过下式计算:
7.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述步骤2求出子流路径的TSV冲突系数的方法为选择目标流的一条子流，找出这条子流经过的所有TSV链路并记录，根据这条子流在每条TSV链路上的流向，确定该链路在目标流基于度的冲突矩阵中的位置:根据该子流在一条TSV链路上的流向确定该子流在这条链路连接的两个相邻节点中的流入节点和流出节点，一条TSV链路包括连接的两个相邻节点，一条子流如果流经这条链路必须从一个节点流向另一个节点，确定从哪个节点流出，哪个节点流入，流出的路由节点号i是这条链路在目标流基于度的冲突矩阵中的行号，流入的节点相对于流出节点的相邻节点号j是这条链路在目标流基于度的冲突矩阵中的列号，该链路在目标流基于度的冲突矩阵中相应位置的值是该TSV链路的链路冲突系数，重复上述方法，找出这条子流的所有TSV链路的链路冲突系数，取最大值作为这条子流的TSV冲突系数。
8.按照权利要求1所述硅通孔负载全局均衡的三维片上网络延迟上界优化方法，其特征在于:所述步骤5中目标流的流量分配方法为若有一条或几条路径的TSV冲突系数为O，这些路径都为最优路径，将业务流的流量平均分配到这些路径上；若有两条或两条以上路径的TSV冲突系数相同、不为O且它们是最小的，这些路径都为最优路径，将业务流的流量平均分配到这些路径上；若有两条或两条以上路径的TSV冲突系数相同、不为O且他们都是次优路径，即有一条TSV冲突系数不为O的路径是最优路径，将业务流按比例分配到最优路径和这些次优路径上，分配比例为所有选择路径TSV冲突系数的反比，先将所有次优路径等效成一条路径，等效次优路径，把它们的TSV冲突系数相加，其和作为这条路径的TSV冲突系数，等效次优TSV冲突系数，然后将业务流分配到最优路径和这条等效次优路径上，业务流在这两条路径的分配比例为它们TSV冲突系数的反比，接着将分配到等效次优路径上的业务流流量平均分配给所有的次优路径；否则选择TSV冲突系数最小的两条路径作为传输路径，将业务流的流量 按比例分配到这两条路径上，分配的比例为TSV冲突系数的反比。
【文档编号】H04L12/801GK103763205SQ201410016688
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】杜高明, 孔令军, 张多利, 宋宇鲲, 尹勇生, 王春来 申请人:合肥工业大学