[发明专利]片上路由器拥塞感知范围的扩大方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路由器拥塞感知范围的扩大方法，特别是涉及片上网络路由器拥塞感知范围的扩大方法。

背景技术

片上网络(Network On Chip,NOC)以其在解决复杂SoC中多核间通信的可扩展性、能够适应超深亚微米工艺下较大传输线延迟、较高的通信带宽等优点，在高性能多核芯片如通用多核处理器和专用系统芯片的设计中已经成为主流的设计方法。

在片上网络中，由于通信链路和网络的输入/输出端口是带宽受限的，并且真实应用的流量负载分布有着天然的不均衡性，使得在网络中发往某些NOC路由器或PE（Processing Element，处理单元）模块的数据包速率有时候会高于这些模块本身所能接收的最高速率，此时就会造成网络拥塞。片上网络的拥塞将导致网络负载饱和、应用吞吐量的下降、通信延时增加、系统性能的降低等问题。

适应性路由算法(adaptive routing algorithm)是一种主要的片上网络拥塞控制方法，其基本工作思路是路由器执行一定的拥塞感知算法，然后根据自身所感知到的网络拥塞信息进行路由决策，让进入网络中的数据包尽可能多地避让开所感知到的路由器热点，从而降低数据包传输延时，也可以使流量负载比较平均的分布到网络中。

由于芯片面积的限制，作为拥塞感知算法的实现载体，路由器的存储资源是很有限的，而且考虑到需要保持对网络规模的可扩展性，所以路由器的拥塞感知范围通常被设计成是固定不变且有限的，例如只能感知相邻或部分网络区域内少量的其它路由器负载信息，难以感知和避让开更大网络范围内的路由器热点。如何在不大幅增加路由器的存储资源的情况下，有效地扩大路由器的网络拥塞感知范围，从而让路由器的路由决策更为有效的避让更多的路由器热点，同时保持对网络规模的扩展性，在现有技术中并没有很好的解决方法。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种片上路由器拥塞感知范围的扩大方法。该方法包括数据包定义、PE端流程和路由器端流程。

数据包的定义部分：在片上网络的数据包中定义了“路由指导”区域，该区域包括数据包中是否写入了PE感知到的路由器热点描述信息的标识“路由指导状态位”部分以及用于存储PE端所感知到的路由器热点描述信息的“路由指导信息”部分。其中“路由指导信息”部分的长度是可变的。如果PE未感知到路由器热点，则将“路由指导状态位”设为无效，并将“路由指导信息”部分长度设为0，以便节省数据包的空间；如果PE感知到了流通信范围内的路由器热点信息，则将“路由指导状态位”设为有效，并将“路由指导信息”部分长度设为N，N为大于0的整数，N是否是固定还是可变的以及取值多少等，本发明不做限制。

PE端流程包含以下步骤：

PS1：PE执行限流方法中的拥塞感知策略，获取流(flow)的通信范围内的路由器热点信息。

PS2：PE判断其感知到路由器热点数目是否为零。若是，则转入步骤PS3；若否，则转入步骤PS4;

PS3:将该流的数据包中的“路由指导状态位”设为无效，转入步骤PS5；

PS4:PE将该流的数据包中的“路由指导状态位”设为有效，并将感知到的路由器热点的位置信息以精简的方式进行描述，并将描述结果写入数据包的“路由指导信息”区域中；

PS5:将该数据包发送到网络中，转入步骤PS1。

其中，PS1步骤中流的通信范围是指最短路径路由策略下源PE与目标PE之间流的数据包都是在固定的范围内进行存储转发的，例如2D MESH结构下流的通信范围就是以源PE与目标PE为对角顶点的矩形范围。

进一步的，在步骤PS4中所述的以合适的方式描述路由器热点位置信息，其特征在于，可以用一个矩形位置来近似地描述多个路由器热点的位置，该矩形范围包含了PE感知到流通信范围内的所有路由器热点，该矩形的位置用两个对角顶点的X与Y坐标来表示。

进一步的，在步骤PS4中所述的以合适的方式描述路由器热点位置信息，其特征在于，可以用多个矩形来近似地描述多个路由器热点的位置，该多个矩形范围包含了PE感知到流通信范围内的所有路由器热点，每一个矩形的位置都用两个对角顶点的X与Y坐标来表示。