基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法
【专利摘要】本发明公开了基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，通过以下步骤来实现：首先计算片上网络的路由节点冲突矩阵；计算每条子业务流冲突系数；求目标业务流无交叉路径组的冲突系数表；从冲突系数表得出最大最小预测范围；计算重组缓存值，得出优化结果。本发明的有益效果是提出来一种冲突预测片上网络重组缓存上界的优化方法来预测重组缓存的最大值和最小值，相比于全遍历方法，可以缩短分析时间，简化算法复杂度，提高效率，从而有效减少重组缓存区面积，降低片上网络设计成本。
【专利说明】基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路片上网络设计【技术领域】，涉及基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法。
【背景技术】
[0002]((Very Large Scale Integration Design)) 2007 年 1-11 页中 ‘Amethod forrouting packets across multiple paths in NoCs with in-order delivery andfault-tolerance guarantees’ 一文提出针对无交叉子业务流的多路径路由方法，以降低网络带宽需求和功耗需求，并针对瞬时和永久错误提出容错方案；不足之处在于没有讨论如何设置重组缓存的大小，从而存在丢包或重组缓存面积过大的风险；
[0003]《Design, Automation & Test in Europe》2009 年 1058 - 1063 页中 ‘In-networkreorder buffer to improve overall NoC performance while resolving thein-orderrequirement problem’ 一文中介绍了通过将重组缓存从路由器外边移到路由器里边，通过共享给其他业务流来提高重组缓存的利用率；不足之处同样没有给出重组缓存的设置方案，存在丢包或重组缓存面积过大的风险；
[0004]《IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITSAND SYSTEMS》2010 年 12 期 1973-1986 页中 ‘Buffer Optimization in Network-on-ChipThrough Flow Regulation’ 一文基于网络演算理论提出了片上路由器输入缓存的分析模型及其大小的分析方法；不足之处在于没有进一步研究位于业务流输出端的包重组缓存大小的分析方法。
[0005]《IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS ANDSYSTEMS))第 31 卷第一期(2012 年 I 月)第 146-159 页文章 ‘Memory-Efficient On-ChipNetwork with Adaptive Interface’提出使用一种流线型的重新排序机制来实现业务在目的节点的排序，不足之处仍然没有给出重组缓存大小的设置方案，存在丢包或重组缓存面积过大的风险。
[0006]《中国科技论文在线电子杂志》2013年64期中‘多路径路由NoC重组缓存区的分析及优化’ 一文基于网络验算提出了计算两条目标子流的重组缓存区模型，不足之处在于该文章在优化重组缓存上界中采用传统全遍历法，分析时间长，算法复杂度大。
[0007]基于以上背景，本发明提出来一种冲突预测片上网络重组缓存上界的优化方法，通过冲突矩阵，推导出每条子业务流的冲突系数，进而从无交叉路径组冲突系数表中选出最大最小范围，来预测重组缓存的最大值和最小值。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，解决了现有技术没有给出重组缓存上界的设置方案，存在重组缓存面积过大、浪费成本的问题。[0009]本发明所采用的技术方案是通过以下步骤来实现:
[0010]步骤a:计算片上网络的路由节点冲突矩阵；
[0011]步骤b:计算每条目标子业务流冲突系数；
[0012]步骤c:求目标业务流无交叉路径组的冲突系数表；
[0013]步骤d:从冲突系数表得出最大最小预测范围；
[0014]步骤e:根据预测路径计算重组缓存值，得出优化结果。
[0015]进一步，所述路由为多路径最短路由，所述片上网络为NXN(N > 2)的网络结构。
[0016]进一步，业务流为分析路径得到的业务流划分为目标业务流和冲突业务流，目标业务流定义为所需要研究的对象，拆分为两条目标子业务流；冲突业务流定义为对目标业务流造成冲突的业务流，由于冲突的存在导致目标流中数据包后发先至形成重组缓存区。
[0017]进一步，所述子业务流，为通过全遍历得到全拆分情况下所产生的所有子流，全拆分指每个路由节点都完全拆分。
[0018]进一步，所述目标主流重组缓存值的上界普通计算公式为
【权利要求】
1.基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征在于通过以下步骤来实现: 步骤a:计算片上网络的路由节点冲突矩阵； 步骤b:计算每条目标子业务流冲突系数； 步骤c:求目标业务流无交叉路径组的冲突系数表； 步骤d:从冲突系数表得出最大最小预测范围； 步骤e:根据预测路径计算重组缓存值，得出优化结果。
2.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述路由为多路径最短路由，所述片上网络为NXN(N≥2)的网络结构。
3.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:业务流为分析路径得到的业务流划分为目标业务流和冲突业务流，目标业务流定义为所需要研究的对象，拆分为两条目标子业务流；冲突业务流定义为对目标业务流造成冲突的业务流，由于冲突的存在导致目标流中数据包后发先至形成重组缓存区。
4.根据权利要求1或3所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述子业务流，为通过全遍历得到全拆分情况下所产生的所有子流，全拆分指每个路由节点都完全拆分。
5.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述目标主流重组缓存值的上界普通计算公式为:
6.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述冲突矩阵为Ν2Χ4矩阵，行代表路由节点，范围为e (1，N2)，列代表东西南北四个方向，由于是最短路由，北和西方向均为O，每个元素代表路由节点在其方向上的冲突系数，假设网路中共有M条冲突流，则节点在其方向上的冲突系数定义为
7.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述每条子业务流冲突系数，为把每条目标子流经过的节点在其方向上的冲突系数加和
8.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述无交叉，定义为拆分的两条目标子流不共享除起始节点和目的节点外的任一相同路由节点，通过设置约束条件A = 4(N-1)，N≥2进行挑选。
9.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述无交叉路径组冲突系数表，为挑选出无交叉路径组中路径冲突系数大的，作为无交叉路径组的冲突系数C(m，n) = max (Csub_tag_m, Csub_tag_n),其中m代表路径组的第一条子流，η代表路径组的第二条子流，依据为路径组中重组缓存上界与延迟上界大的趋势一致，而子流冲突系数与子流延迟的趋势一致，因而可以用路径组中冲突系数大的来表征重组缓存上界。
10.根据权利要求1所述基于多路径路由的片上网络重组缓存的上界优化方法，其特征是:所述从冲突系数表得出最大最小预测范围，为从无交叉路径组对应的冲突系数表中得到由所有相同最值组成的预测范围对应的路径组，根据预测路径组计算相应的重组缓存值，从中挑选出重组缓存最大最小值。
【文档编号】G06F15/173GK103955584SQ201410199100
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】杜高明, 李苗, 宋宇鲲, 张多利, 王春来, 刘鑫, 尹勇生 申请人:合肥工业大学