实现GPU核内片上网络总线访问的协议转换模块及方法与流程

本发明属于数据处理，更具体地，涉及一种实现gpu核内片上网络总线访问的协议转换模块及方法。

背景技术：

1、gpu是并行计算处理器，核内具有多个运算单元，每个运算单元都是相互独立的，因此在进行计算时，每个运算单元都会对核内存储器进行频繁访问，从而实现不同运算单元间的数据交互。一般来说，gpu作为大型芯片，面积较大，运算单元访问核内存储器的路径较长，同时，gpu作为图形处理器，对图片的处理速度有较高的需求，频率较快，因此，需要在运算单元访问核内存储器的长路径上插入缓存模块，以满足该路径的时序需求。

2、但是，随着gpu核内运算单元数量的增加，一方面需要加入大量的缓存模块（buffer），导致对gpu核内结构进行修改的复杂度增加；另一方面，由于运算单元访问核内存储器的路径线宽无法共享，使得该路径的线宽进一步加大，这会导致后端布局布线的难度增大。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种实现gpu核内片上网络总线访问的协议转换模块及方法，旨在解决随着gpu核内运算单元的增加，gpu核内结构修改的复杂度增加以及后端布局布线难度增大的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种协议转换模块，包括标识分配模块、请求处理模块和响应处理模块；标识分配模块用于为bif协议接口的命令通道信号bif_cmd分配不同的标识信号noc_req_trid，以区分不同的命令通道信号bif_cmd；请求处理模块用于将包含命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid在内的信号转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req；标识分配模块还用于接收来自从机的与请求通道信号noc_req对应的nsp协议接口的响应通道信号noc_rsp，释放命令通道信号bif_cmd对应的标识信号noc_req_trid，将响应通道信号noc_rsp转发给响应处理模块；响应处理模块用于处理响应通道信号noc_rsp，确定是否需要将该响应通道信号noc_rsp转化成读数据通道信号bif_rtn。

3、在一些实施方式中，请求处理模块用于在读操作时，将命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req；请求处理模块还用于在写操作时，将bif协议接口的写数据通道信号bif_write、命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req。

4、在一些实施方式中，nsp协议接口包括第一nsp协议接口dat_noc和第二nsp协议接口cfg_noc；nsp协议接口的请求通道信号noc_req包括第一nsp协议接口dat_noc的请求通道信号dat_noc_req和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道信号cfg_noc_req。

5、在一些实施方式中，请求处理模块用于在读操作时执行第一处理操作；第一处理操作包括：将命令通道信号bif_cmd中的操作类型和数据长度信号以及标识信号noc_req_trid一起分别发送到第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道，分别构成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的命令信号；将命令通道信号bif_cmd中的命令信号拼接成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的边带信号。

6、在一些实施方式中，请求处理模块还用于在写操作时执行第一处理操作和第二处理操作。

7、在一些实施方式中，第一处理操作包括：将命令通道信号bif_cmd中的操作类型和数据长度信号以及标识信号noc_req_trid一起分别发送到第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道，分别构成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的命令信号；将命令通道信号bif_cmd中的命令信号拼接成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的边带信号。

8、在一些实施方式中，第二处理操作包括：将写数据通道信号bif_write中的数据信号转换成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道中的数据信号，以及将写数据通道信号bif_write中的边带信号转换成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的数据信号。

9、在一些实施方式中，在写操作时，请求处理模块在收到写数据通道信号bif_write而未收到命令通道信号bif_cmd时，等待命令通道信号bif_cmd到达；在收到写数据通道信号bif_write和命令通道信号bif_cmd之后，再执行第一处理操作和第二处理操作。

10、在一些实施方式中，响应通道信号noc_rsp包括第一nsp协议接口dat_noc的响应通道信号dat_noc_rsp和第二nsp协议接口cfg_noc的响应通道信号cfg_noc_rsp，其中，响应通道信号dat_noc_rsp为请求通道信号dat_noc_req对应的响应信号，响应通道信号cfg_noc_rsp为请求通道信号cfg_noc_req对应的响应信号。

11、在一些实施方式中，标识分配模块还用于在接收到响应通道信号dat_noc_rsp之后，根据响应通道信号dat_noc_rsp中的标识信号noc_rsp_trid，释放命令通道信号bif_cmd对应的标识信号noc_req_trid，以及将响应通道信号dat_noc_rsp和响应通道信号cfg_noc_rsp转发给响应处理模块进行处理。

12、在一些实施方式中，响应处理模块用于根据响应通道信号cfg_noc_rsp中的响应信号，判断该笔响应是否需要转换成读数据通道信号bif_rtn，是则将响应通道信号cfg_noc_rsp中的数据信号转换成读数据通道信号bif_rtn中的边带信号，以及将响应通道信号dat_noc_rsp中的数据信号转换成读数据通道信号bif_rtn中的数据信号；否则将该响应通道信号dat_noc_rsp和响应通道信号cfg_noc_rsp丢弃。

13、在一些实施方式中，标识分配模块包括标志寄存器；标识分配模块在收到命令通道信号bif_cmd后，确认标志寄存器中是否存在可用的标识信号，如果存在则将标志寄存器的对应位设置为第一数值，并将该位对应的索引作为命令通道信号bif_cmd对应的标识信号noc_req_trid；如果不存在则等待至标志寄存器中有可用的标识信号之后，再接收命令通道信号bif_cmd。

14、根据本发明的另一方面，提供了一种图形处理单元，包括主机、从机和上述协议转换模块。

15、根据本发明的又一方面，提供了一种协议转换方法，包括：

16、为bif协议接口的命令通道信号bif_cmd分配不同的标识信号noc_req_trid，以区分不同的命令通道信号bif_cmd；

17、将包含命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid在内的信号转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req；

18、接收来自从机的与请求通道信号noc_req对应的nsp协议接口的响应通道信号noc_rsp，释放命令通道信号bif_cmd对应的标识信号noc_req_trid；

19、处理响应通道信号noc_rsp，确定是否需要将该响应通道信号noc_rsp转化成读数据通道信号bif_rtn。

20、在一些实施方式中，将包含命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid在内的信号转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req包括：

21、在读操作时，将命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req；

22、在写操作时，将bif协议接口的写数据通道信号bif_write、命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req。

23、在一些实施方式中，nsp协议接口包括第一nsp协议接口dat_noc和第二nsp协议接口cfg_noc；nsp协议接口的请求通道信号noc_req包括第一nsp协议接口dat_noc的请求通道信号dat_noc_req和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道信号cfg_noc_req。

24、在一些实施方式中，在读操作时，将命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req包括执行第一处理操作；

25、第一处理操作包括：将命令通道信号bif_cmd中的操作类型和数据长度信号以及标识信号noc_req_trid一起分别发送到第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道，分别构成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的命令信号；将命令通道信号bif_cmd中的命令信号拼接成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的边带信号。

26、在一些实施方式中，在写操作时，将bif协议接口的写数据通道信号bif_write、命令通道信号bif_cmd和标识信号noc_req_trid转换成nsp协议接口的请求通道信号noc_req包括执行第一处理操作和第二处理操作；

27、第一处理操作包括：将命令通道信号bif_cmd中的操作类型和数据长度信号以及标识信号noc_req_trid一起分别发送到第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道，分别构成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道和第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的命令信号；将命令通道信号bif_cmd中的命令信号拼接成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的边带信号；

28、第二处理操作包括：将写数据通道信号bif_write中的数据信号转换成第一nsp协议接口dat_noc的请求通道中的数据信号，以及将写数据通道信号bif_write中的边带信号转换成第二nsp协议接口cfg_noc的请求通道中的数据信号。

29、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：通过gpu核内运算单元的自定义总线接口（bus interface，bif）协议和片上网络的nsp（arteris noc socket protocol）协议的相互转换，使得gpu核内运算单元能够访问片上网络（network on chip，noc）总线，并利用noc总线的网络带宽的优点，避免原来主从设备一对一访问的流水线路径，支持不同的主从设备在共同路径上进行带宽合并，从而缩减gpu核内运算单元访问核内存储器的带宽；另外，noc总线通过将芯片内的功能模块连接到网络上，实现了高度的模块化核可扩展性，因此，在修改gpu核内主从设备数量及主从设备在芯片中的布局时，只需要修改noc中模块化的交换机和连接线，而无需重新布线整个芯片，增强了gpu核内结构的灵活性。