[发明专利]一种片上网络缓存上界的优化方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通讯技术领域，尤其涉及一种片上网络缓存上界进行的优化算法。

技术背景

片上网络(Network-on-Chip,NoC)替代传统总线结构的改变，虽然一定程度上克服了传统结构带来的各种问题，但是随着IP(Intellectual Property)核的增多和通信量的提升，使得互连网络的缓存深度问题成为NoC设计的瓶颈；随着芯片体积的减小和整体性能的提高，如何减少缓存的深度，精确设计网络节点的缓存，从而有效的减少网络拥塞，降低网络的资源消耗成为一个难题；芯片某一节点的网络缓存过高，可能导致网络中的拥塞集中到一点，当缓存设计比较大时，会消耗过多资源；当缓存不够用时，会造成网络拥塞到某一节点，数据无法正常传输，从而导致网络瘫痪。这在很大程度上削弱了NoC的诸多优势，直接影响到片上网络系统的性能。

网络节点的缓存计算，分为全局网络缓存及单个节点缓存的计算，主要是通过网络演算的知识，利用发包的到达曲线，网络节点处理性能的到达曲线，在包含网络中的各种冲突时，计算出来的网络缓存深度，这个深度是可以保证网络在最坏情形下依然可以正常运行的缓存上界。

现有的技术针对片上网络不对全局的缓存进行计算，如2015年“Analysis of worst-case backlog bounds for Networks-on-Chip”文中提到是具体计算某一条流的缓存上界，不足之处在于只考虑单条流的缓存上界，没有考虑整个片上网络中每个节点的缓存上界，从而无法得到整个片上网络的整体缓存上界，导致了实际应用中资源的大量浪费。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足之处，提出一种片上网络缓存上界的优化方法，以期能分析出最差情形下的每个网络节点缓存，并对网络最高节点的缓存进行降低，防止单个节点长期拥塞，从而减少网络拥塞，减少网络资源消耗，优化网络资源配置，均衡网络负载，使得网络的资源面积更小更优。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

本发明一种片上网络缓存上界的优化方法的特点是，所述片上网络是由N×N个节点构成的二维网络，且在所述片上网络上存在s条业务流；所述优化方法是按如下步骤进行：

步骤1、利用式(1)获得第v条业务流的缓存B_v，从而获得s条业务流的缓存{B₁,B₂,…,B_v,…,B_s}：

式(1)中，r_v表示第v条业务流的发包速率，T表示所述片上网络的转发延迟，b_v表示第v条业务流的发包突发度，R表示所述片上网络的转发速率，x_v、y_v、z_v分别表示第v条业务流的缓存系数；1≤v≤s；

步骤2、令所述第v条业务流上经过的所有节点的缓存为B_v，其余节点的缓存为“0”，从而得到第v条业务流上N×N个节点的缓存矩阵，记为表示第l行第k列的节点在第v条业务流上的缓存；进而得到s条业务流上N×N个节点的缓存矩阵{D₁,D₂,…,D_v,…,D_s}，1≤l≤N；1≤k≤N；

步骤3、根据所述s条业务流上N×N个节点的缓存矩阵{D₁,D₂,…,D_v,…,D_s}，得到每个节点各自最大的缓存上界矩阵，记为

表示第l行第k列的节点在s条业务流上的最大的缓存上界；

步骤4、从所述缓存上界矩阵D_max中选取最大值作为目标函数B_max，并利用萤火虫算法对所述目标函数B_max进行优化，使得目标函数B_max取得最小值，从而得到最优映射方案Map_min；以所述最优映射方案Map_min来完成对所述片上网络的缓存上界优化；其中，令萤火虫的荧光亮度为目标函数B_max，令萤火虫的移动条件如式(2)所示：