[发明专利]确定RDT片上网络最短路由的方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及基于RDT的片上网络(Network-on-Chip，NoC)，具体是一种面向RDT(n，R，1)片上网络的最短路由寻找方法以及应对网络链路(Link)、节点(Tile)错误的容错机制的实现方法。

背景技术

RDT的全称是Recursive Diagonal Torus，是面向大规模并行处理器的一类片上互连网络拓扑结构的总称。该拓扑结构的目的在于减小基于二维网格(2D-Mesh)的大规模并行处理器的网络半径，以便减小不同处理器之间的通信延迟，目前已经应用在大规模并行机JUMP-1中。RDT的思想是在二维网格的基础上构建不同层次(rank)、不同大小的Torus网络。Torus网络的层次越高，链路跨度也就越大，因此可以减小整个片上网络的半径。

目前针对RDT网络的路由方法主要有以下两种：矢量路由(VR，VectorRouting)方法和环路编码矢量路由(CCVR，Circular Coded Vector Routing)方法。VR和CCVR的基本思想都是寻找一种合适的矢量分解方法，将RDT网络中通信发起节点(源节点)和通信接收节点(目的节点)之间的相对矢量分解为不同层次的Torus网络路由，以便减少这两个通信节点之间的路由长度。VR的分解方法是根据经验推导确定矢量分解等式中系数间的关系以及最终路由结果。该方法较为简单，只需要一次运算即可得到最终结果。但是由于没有考虑通信节点在网络中的绝对位置，所以往往无法利用Torus环路找到最短路由。CCVR的方法是首先对网络中每个节点进行格雷编码(GrayCode)，然后把源节点作为当前考虑节点，根据当前考虑节点和目的节点之间的码值关系确定路由第一条链路的走向，然后将当前考虑节点更新为刚刚确定的链路终端节点。依次类推，不断更新当前考虑节点及对应的路由信息，直到当前考虑节点与目的节点重合为止。这种方法可以得到最短路由，但是需要经过多次循环计算，时间开销较大。

此外在实际的片上网络中，链路和节点在通信过程中出错的情况是有可能出现的。这会极大影响通信的成功率和效率。因此需要在基本路由方法的基础上添加容错机制以避开出错的链路或者节点，尝试寻找其它路由以顺利到达目的地。目前的容错机制主要包括提供备用链路和使用容错路由两种方法。前者的缺陷在于备用链路的存在导致硬件成本较高。后者则是目前面向RDT网络容错机制所使用的方法，主要有FVRSF(Floating Vector Routingunder Single Failure)和FVRMF(Floating Vector Routing under MultipleFailure)两种。FVRSF只考虑一条链路或者一个节点出错，忽略了实际传输过程中多链路、多节点同时出错的情况。FVRMF可以处理多条链路或多个节点出错的情况，但备选路由与错误链路必须处于同一Torus网络层，这往往导致总的路由长度的增加。此外它只考虑当前节点在当前Torus网络层内连接的四条链路，并没有考虑到全局链路的出错状况。而局部决策往往无法产生全局最优结果。

有关RDT网络的基本定义以及VR方法的实现细节相关介绍请参考文献Yulu Yang，Akira Funahashi，″Recursive Diagonal Torus：AnInterconnection Network for Massively Parallel Computers″，IEEETRANSACTIONS ON PARALLEL AND DISTRIBUTED SYSTEMS，2001)。有关CCVR，FVRSF以及FVRMF的实现细节请参考文献Shankar Narayanan Neelakrishnan，″DESIGN AND IMPLEMENTATION OF NOC ROUTERS AND THEIR APPLICATION TOPRDT-BASED NOC’S″，Thesis for Master of Science Degree in ElectricalEngineering Department of Electrical and Computer Engineering HowardR.Hughes College of Engineering，University of Nevada，Las Vegas，2007。

发明内容