一种片上网络运行过程重现方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种面向片上网络的监控分析方法及系统，尤其设及一种片上网络运 行过程重现方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着集成工艺的进步，片上系统（System-on-化ip，SoC)中集成的功能单元的种 类和数量迅速增加。传统的共享通信结构和直接通信结构都不能很好地应对片上多核间日 益增长的通信压力。片上网络（Network-on-化ip，NoC)是一种新型的片上多核间通信结 构，相较与传统的通信结构，片上网络能够体统更高的带宽和灵活性，同时在性能和代价之 间得到更好的平衡。
[0003] 片上网络传递的基本数据单位是微片（flit),多个微片可W构成一个数据包。每 个微片分为头部和负载，头部包含的进行路由计算需要的信息。片上网络路由器是片上网 络的基本组成结构，其内部结构可W分为控制通道和数据通道构成。数据通道包括微片输 入端口、输入缓存、交换单元、输出寄存器（或缓存）、微片输出端口。控制通道包括缓存控 制电路、路由计算电路、交换仲裁电路、交换控制电路、时钟电路W及实时故障检测电路等 可选电路组成。从微片进入路由器开始，需要经过输入缓冲排队、路由计算（RC)、虚通道仲 裁（VA)、交换仲裁（SA)、交换传递（ST)等过程，最后或者送给网络接口（NI)，或者传递给下 一级路由器。
[0004] 与一般的ASIC/SoC忍片不同，片上网络由于运行过程中状态变化极其复杂，因而 需要监控许多路由器内部的细节操作行为和特定数据包的路径等微观信息，W便能够全面 检查并准确定位设计中的故障或错误。因此设计一套实用化的重现并分析片上网络运行状 态和过程的系统具有重要意义。 阳0化]在现有的片上网络开发工具和监控方法中，信息呈现形式的单一。枯燥的数字事 实上成为设计者查找错误的最大障碍。开发者需要人工完成对数据的翻译，才能开始分析 网络的正确性。通过提取到运行过程中大量微观数据和状态，同时进行必要图形化的重现 和回放W直接呈现其物理含义，对开发人员完成片上网络的FPGA原型验证具有极大的意 义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对片上网络设计开发过程中仿真和验 证环节，提出了一种对片上网络运行过程进行记录、并利用图形化界面直观和形象地重现 片上网络运行过程、及对设计错误和缺陷进行诊断的方法及系统。
[0007] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：一种片上网络运行过程重现方法， 它包括W下步骤：
[0008] Sl :从片上网络仿真器或验证平台获取片上网络配置参数和运行日志数据；
[0009] S2 :根据步骤Sl中获取的片上网络配置参数，绘制网络拓扑和路由器；
[0010]S3:根据步骤SI获取的运行日志数据，在步骤S2中绘制的网络拓扑上，通过图像 化界面重现片上网络行为；
[0011]S4:利用步骤S3中重现的片上网络行为，观察路由器行为并对片上网络进行诊断 分析，并且调试片上网络。
[0012] 所述的片上网络配置参数包括网络通用配置参数和路由器配置参数；所述的网络 通用配置参数包括网络拓扑、网络大小、物理端口数量W及每个物理端口的虚通道数量、输 入缓存大小、输出缓存大小；所述的路由器配置参数包括路由器编号、路由器位置、物理端 口数量W及每个物理端口的虚通道数量、输入缓存大小、输出缓存大小、端口连接的邻居路 由器和端口。
[0013] 运行日志数据记录了片上网络的各种行为，按照事件的触发时间先后顺序排列， 包括特定字段构成的事件记录；所述的事件记录包括：
[0014] (1)微片接收事件，一个路由器接从一个端口收到一个微片；
[0015] (2)微片交换事件，一个微片从路由器的一个输入端口通过交换电路到达一个输 出端口；
[0016] (3)微片发送事件，一个路由器向一个端口发出一个微片； 阳017] (4)端口请求事件，输入端口进行路由计算，并向输出端口发送请求；
[0018] (5)端口绑定事件，经过虚通道仲裁、交换仲裁后，将某个输出端口与输入端口绑 定；
[0019] (6)端口解绑定事件，数据包通过交换矩阵后，将输入端口与输出端口解绑定；
[0020] (7)端口状态变化事件。
[0021] 所述的字段包括事件的字段和微片的字段；所述的事件的字段包括事件触发时 间、事件类型、源路由器编号、源物理端口号、源虚通道号、目的路由器编号、目的物理端口 号、目的虚通道号、数据包大小；所述的微片的字段包括微片编号、数据包大小、微片类型、 微片源地址、微片目的地址、微片生成时间。
[0022] 步骤S2中所述的绘制路由器过程为：
[0023]首次绘制一个正八边形作为路由器，该正八边形的任一边均可绘制长方形的端口 缓存，端口缓存的宽与路由器的一个边重合，运样做是为了绘制复杂的或非规则的网络拓 扑；用不同颜色标识端口缓存是否为满。
[0024]其次，在端口缓存内绘制长方型微片，端口缓存的长等于：微片宽度与端口缓存内 单元数的乘积；运样，微片可W依次排列在端口缓存中，且放置的微片数量就是端口缓存内 单元数量；
[0025]最后，路由器的输入端口与输出端口的请求和绑定关系用从路由器的输入端口缓 存到路由器的输出端口缓存的箭头绘出，并且通过不同的线条分别表示端口请求和端口绑 定关系。具体地，用虚线表示端口请求，用粗实线表示端口绑定。
[00%] 根据网络拓扑参数绘制路由器，并通过端口到端口的箭头链接不同的路由器，表 示网络拓扑。输入和输出端口的连接分别用箭头标识。
[0027]片上网络为数字电路，由时钟信号驱动。重现过程展示每个时钟周期的网络和路 由器状态。重现网络运行即连续地，按照用户指定的时间间隔，将各个时刻的片上网络状态 绘制出来。
[0028] 步骤S3所述的重现片上网络行为包括连续地按照用户指定的时间间隔，将各个 时刻的片上网络状态绘制出来：需要第t个时钟周期的网络状态，则重现时间不晚于第t个 时钟周期的所有事件；如果要重现下一周期即t+1个时钟周期的网络状态，则重现晚于第t 个时钟周期而不晚于第t+1个时钟周期的事件；如果要重现上一周期即t-1个时钟周期的 网络状态，则需要撤销晚于第t-1个时钟周期而不晚于第t个时钟周期的事件。
[0029] 片上网络运行过程中，需要监控的器件包括：输入缓存和输出缓存内单元的微片 头部、路由计算结果和交换绑定矩阵。片上网络的行为通过网络事件进行记录。
[0030] 步骤S3所述的重现片上网络行为包括：
[0031] (1)对于微片接收事件：重现操作：在输入缓存尾部增加一个微片；撤销操作：将 输入缓存中的最后一个微片擦除；
[0032] (2)对于微片交换事件，重现操作：将输入缓存中的第一个微片擦除，并且在输出 缓存的尾部增加一个微片；撤销操作：将输出缓存中的最后一个微片擦除并且在输入缓存 的头部增加一个微片；
[0033] (3)对于微片发送事件：重现操作：将输出缓存的第一个微片擦除；撤销操作：在 输出缓存的头部插入此微片；
[0034] (4)对于端口请求事件：重现操作：用虚线箭头连接输入端口和输出端口，表示路 由请求；撤销操作：删除连接输入端口和输出端口的虚线箭头；
[00对 妨对于端口绑定事件：重现操作：用粗实线箭头连接输入端口和输出端口，表示 端口绑定；撤销操作：删除连接输入端口和输出端口的粗实线箭头；
[0036] (6)对于端口解绑定事件：重现操作：擦除连接输入端口和输出端口用的粗实线， 表示端口没有绑定；撤销操作：用粗实线箭头连接输入端口和输出端口；
[0037] (7)对于端口状态变化事件：重现和撤销操作：改变端口缓存上标注的状态名称。
[0038] 所述的图像化面板包括重现窗口、重现控制面板和路由器监视面板；重现窗口绘 制有片上网络的路由器或拓扑连接，W及网络状态；步骤S3通过重现控制面板控制重现下 一时钟周期或上一时钟周期的网络状态，同时还包括设定时间自动向后或向前播放；步骤 S3还通过路由器监视面板，展示某个路由器所有缓存内微片的头部信息，跟踪微片的流动。
[0039] 所述的步骤S4包括定位子步骤、监视子步骤和诊断子步骤；
[0040] S41 :定位子步骤：利用向前、向后连续播放的功能快速检索故障；通过定位，找到 出现故障的时间、路由器和数据包；
[0041] S42 :监视子步骤：利用按时间周