[发明专利]面向多核微处理器的片上互连网络路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及面向多核微处理器的片上互连网络体系结构，具体涉及一种从资源占用率和算法复杂度两方面对片上互连网络的路由方法进行优化的面向多核微处理器的片上网络路由方法。

背景技术

路由方法决定消息在网络中如何向目的结点路由。从控制方式来分，路由方法可分为源路由和分布式路由。源路由在消息发送之前由源结点选择一条传送路径，并由消息携带路由信息。这种路由方法需要构造所有结点间的路由表，要求消息报文携带从源到目的的路由场信息。分布式路由先由源结点将携带目的结点地址的消息传送到某个临近结点，直到消息传送到目的结点。这种路由方法灵活但是控制较为复杂。

对于高性能多核处理器，片上核的数目一般为4～16个，众核处理器中计算单元的数目会达到几十个。多核处理器的片上网络与处理器间的互连网络不同，由于结点数目少，通常采用较为简单的一维网络如线性阵列和环，如果结点数较多则一般采用2维mesh网络(2D-mesh)。具有几十个计算单元的众核处理器为了满足计算单元之间的通信，通常进一步扩展2D-mesh为3维mesh(3D-mesh)网络拓扑结构。在核数为8～12个的情况下，目前多核处理器采用源路由的路由方法，控制简单，硬件代价适中。当核数进一步增加，达到16～32个的规模时，继续使用源路由方法虽然控制简单，但是由于路由表规模增大和报文携带的路由场信息的增多，硬件资源占用率显著增加。使用分布式路由控制复杂，算法复杂度高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种资源占用率低、路由算法复杂度低，路由计算速度快、应用范围广的面向多核微处理器的片上互连网络路由方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种面向多核微处理器的片上互连网络路由方法，其实施步骤如下：

1)对片上互连网络的通信部件进行编号得到通信部件编号，对连接在通信部件各端口上的设备根据通信部件编号和所连接的端口号进行编号得到设备编号；

2)根据所述通信部件编号以及通信部件之间的拓扑结构建立通信部件级联关系表，所述通信部件级联关系表包含任意两个通信部件之间的级联关系信息，所述级联关系信息包括跳步数和跳步方向；

3)当某个通信部件端口上的源设备有报文需要发送时，根据源设备对应的通信部件和目的设备对应的通信部件查找所述通信部件级联关系表获取源设备和目的设备之间的级联关系信息，包括跳步数和跳步方向；根据所述级联关系信息逐跳依次计算获得报文经过每一跳通信部件时的输出端口信息，根据所述输出端口信息生成路由场信息；

4)源设备将所述路由场信息写入待发送报文的报文头并根据所述路由场信息发送片上互连网络，报文在片上互连网络传输过程中各跳通信部件依次根据路由场信息将报文依次进行转发直至报文被发送至目的设备。

作为本发明上述技术方案的进一步改进：

所述设备编号有设备对应通信部件的通信部件编号和设备对应通信部件端口的端口号拼接组合而成。

所述通信部件之间的拓扑结构为片上一维互连网络，所述跳步方向根据片上一维互连网络上通信部件的排列关系包括水平向右、水平向左、先垂直后向左和先垂直后向右方向共四种跳步方向。

所述步骤3)的详细步骤如下：

1A)根据源设备对应的通信部件和目的设备对应的通信部件查找所述通信部件级联关系表获取源设备和目的设备之间的跳步数和跳步方向，初始化设置循环变量的值为1，初始化路由场信息为空；

1B)若源设备和目的设备之间的跳步数大于1，如果跳步数不大于1则进入步骤1C)，否则跳至步骤1E)；

1C)根据所述循环次数和跳步方向获取当前跳对应的输出端口信息，并将所述端口信息添加至路由场信息中；

1D)将循环变量加1，将跳步数减1，判断剩余的跳步数是否大于1，如果跳步数大于1则进入步骤1B)，否则跳至步骤1E)；

1E)使用目的设备对应通信部件端口的端口信息添加至路由场信息中，路由场信息生成完毕。

或者，所述通信部件之间的拓扑结构为环形片上互连网络，所述跳步方向根据环形片上互连网络上通信部件的排列关系包括顺时针和逆时针共两种跳步方向。

所述步骤3)的详细步骤如下：

2A)根据源设备对应的通信部件和目的设备对应的通信部件查找所述通信部件级联关系表获取源设备和目的设备之间的跳步数和跳步方向，初始化路由场信息为空；

2B)若源设备和目的设备之间的跳步数大于1则进入步骤2C)，否则跳至步骤2E)；