[发明专利]一种具有双接入结构的Torus网络系统及其工作方法

说明书

本发明公开一种基于Torus网络的双接入结构及其工作方式，其特征是：任意一个路由节点提供两个本地接口，两个本地接口连接两个不同的资源节点；任意一个资源节点以对角线的方式接入到网络中的两个路由节点上，可以同时通过两个相连的路由节点发送两路数据至片上网络，同时接收来自两个路由节点的数据；若与资源节点相连接的一个路由节点被占用时，数据可从与资源节点相连的另外一个路由节点进入资源节点。本发明可以缩短节点间的平均距离，减少网络直径，充分的利用片上网络的并行性，提高资源节点间的并行通信能力，大幅提升片上网络的吞吐量，减少资源节点数据传输时间，同时使得每个资源节点在流模式下进行双目运算，提高资源节点运算效率。

技术领域

本发明涉及一种具有双接入结构的Torus网络系统及其工作方法，属于片上网络通讯技术领域。

背景技术

与传统的单核系统相比，多核系统在计算能力、功耗方面带来了较大的优势，但随着运算能力的提高，也给片上通讯带来了吞吐量、并行性、速度的挑战。针对以上问题，片上网络技术作为一种以通信为中心的集成电路互联结构被提出，成为解决多核系统片上通讯的最佳方案。随着片上网络技术的发展，研究者们提出了各式各样的网络拓扑结构。

图2所示的Torus网络与图1所示的传统的mesh网络相比较，不仅继承了其结构简单，可拓展性好，便于实现和分析的特点，同时还具有较小的网络半径，较低的功耗等优点，因此在片上网络得到了广泛的应用。如图1所示，在传统的片上网络中，每个路由节点只能接入一个运算单元或存储单元，当运算单元处理双目运算时，需要等待两路数据准备完毕后才能开始运算，很大程度的降低了运算处理的速度，影响多核系统的运行效率。因此如何提高并行度和网络的吞吐量成为片上网络设计的关键问题。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种具有双接入结构的Torus网络系统及其工作方法，以期能在具有双接入结构的Torus网络中进行数据传输，从而能缩短节点间的平均距离，减小网络半径，提高网络的吞吐量和并行性，实现资源节点的双目流运算的工作方式，提高片上网络的运算效率。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

本发明一种具有双接入结构的Torus网络系统的特点是，所述Torus网络包括若干个路由节点、若干个资源节点和若干条路由通道；

任意一个路由节点具有两个本地接口，两个本地接口分别连接两个对角线方向上的资源节点，任意一个资源节点以对角线的方式接入到两个路由节点上，任意两个相邻的路由节点通过所述路由通道相连接，任意行和任意列首尾的两个路由节点通过所述路由通道连接，从而形成所述Torus网络的双接入结构。

本发明一种具有双接入结构的Torus网络系统的特点也在于，所述路由节点的组成包括：输入状态机模块、优先级编码器模块、译码器模块、仲裁器模块、交叉开关模块和输出状态机模块；

所述输入状态机模块用于控制数据有序输入，并由四个方向上的输入状态机和两个对角线方向上的输入状态机组成，包括：东向输入状态机、西向输入状态机、北向输入状态机、南向输入状态机、本地0方向输入状态机和本地1方向输入状态机；

任意一个输入状态机的工作状态包括：空闲状态F_IDLE、请求状态F_REQ、预锁定状态F_PRELOCK、锁定状态F_LOCK和失败状态F_FAIL

任意一个输入状态机的初始状态为空闲状态F_IDLE；

所述输出状态机模块用于控制数据有序输出，并由四个方向上的输出状态机和两个对角线方向上的输出状态机组成，包括：东向输出状态机、西向输出状态机、北向输出状态机、南向输出状态机、本地0方向输出状态机和本地1方向输出状态机；

任意一个输出状态机的工作状态包括：空闲状态F_IDLE和锁定状态F_LOCK；

任意一个输出状态机的初始状态为空闲状态F_IDLE；