[发明专利]应用于片上网络的系统级传输延时模型的建立方法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络技术领域，具体涉及一种应用于片上网络的系统级传输延时模型的建立方法。

背景技术

为解决传统的总线互连结构在可扩展性、通信效率、功耗等方面的不足，相关研究者提出了一种全新的片上通信结构——片上网络（Network-on-Chip， NoC），它借鉴了并行计算和计算机网络的设计思想，以实现大量微处理器、DSP和存储器等IP核之间的高效数据通信。

在NoC的设计中，网络中的数据传输延时被认为是网络中QoS（服务质量）的重要组成部分，被广泛用于评估网络通信结构的性能。这就要求设计者在系统设计初期能够对系统的延时性能进行准确评估，以选择出具有较好延时性能的方案进行进一步的设计。设计人员通常使用模拟器来评估片上网络的传输延时，如Noxim。采用模拟器仿真的方法可以得到准确的传输延时，但是仿真耗时较长，而且需要大量的测试向量。特别是在一些算法的研究上，如映射算法、缓冲分配算法，仿真方法并不适用。

运用排队论可以快速有效地对传输延时性能进行评估。排队论已经广泛应用于宏观网络的性能分析，随着片上网络研究的逐渐深入，一些基于排队论的延时模型相继被提出。然而这些模型或是假设路由节点缓冲区的深度为无限大或者所传数据包为单个微片，没有考虑路由节点的有限缓存对延时的影响；或是模型不支持采用虚拟通道的片上网络。因此，如何建立一个高精度、低复杂度的传输延时模型，已成为了片上网络体系结构设计中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，针对具有虫孔路由结构的片上网络，提供一种系统级传输延时模型的建立方法，该方法同时考虑了路由节点有限缓冲区与虚拟通道技术对网络传输延时的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

    一种应用于片上网络的系统级传输延时模型的建立方法，包括以下步骤：

    （1）向传输延时模型输入片上网络体系结构和具体应用的相关参数；

（2）根据具体应用，从中选出一条数据流，从该数据流的源节点出发，沿传输路径递推到目的节点，计算所经各路由节点的阻塞延迟时间B_x,y,dir和数据包微片头在源节点的等待时间W_Si，最后得到该数据流在片上网络中的传输延时；

（3）如果具体应用中仍有数据流的传输延时未计算，则重复执行步骤（2）；

（4）如果具体应用中的所有数据流的传输延时都已计算完毕，则将每条数据流的传输延时求和平均，以此计算出片上网络的平均传输延时。

本发明所述的延时模型建立方法可以与一些映射算法相结合，实现面向传输延时的IP核映射，还可以被用于片上网络的传输延时性能统计、传输延时优化和缓冲区资源分配等方面，用以提高片上网络的通信性能。   

    以下结合附图，通过具体实施方式对本发明进行详细描述。

附图说明

图1是计算片上网络平均传输延时的流程图；

图2是虫孔路由传输示例；

图3是虚拟通道分配机制；

图4是MPEG4解码通信任务图；

图5是采用GA-MMAS算法得到的映射结果；

图6是不同映射方案下延时性能比较。

具体实施方式

    对于运行在片上网络平台上的特定应用，它通常有多个数据流组成。片上网络的平均延时即为这些数据流延时的平均值，所以可得到平均传输延时：

    式中的m为数据流的个数；T_Li为第i个数据流中的数据包在片上网络中的传输延时。平均传输延时的具体计算步骤如图1所示。

首先向传输延时模型输入片上网络体系结构和特定应用的相关参数（如二维Mesh网络大小、数据流个数、每条数据流路径和源节点注入率等）；然后根据该应用，从中选出一条数据流，由该数据流的源节点出发，沿传输路径递推到目的节点，计算所经各路由节点的阻塞延迟时间B_x,y,dir和数据包微片头在源节点的等待时间W_Si，最后得到该数据流在片上网络中的传输延时；重复以上步骤，一直到具体应用中的所有数据流的传输延时都已计算完毕，最后再将每条数据流的传输延时求和平均，以此计算出片上网络的平均传输延时。