[发明专利]一种共享动态缓冲的MPNoC路由器

说明书

本发明公开了一种共享动态缓冲的MPNoC路由器，其在多通道共享动态缓冲路由器中引入基于链表的方式对缓冲区进行统一管理，虚拟通道VC通过数据报文长短分配缓冲区容量，通过计算每条报文的长度灵活实现缓冲区的分配与释放，能够确保任何通信要求的输入通道使用所有的缓冲资源。本发明能根据每个通道运行时的通信率动态分配缓冲区，实现路由器中所有通道的缓存资源相互共享，降低信息传输拥塞状况。实验结果表明，共享动态缓冲路由器结构对降低路由器内存开销，降低功率消耗和减少信息延迟等具有良好效果，有利于提高网络各方面性能。

技术领域

本发明涉及一种共享动态缓冲的MPNoC路由器。

背景技术

随着科技的迅猛发展，对嵌入式计算机提出了越来越高的性能需求。片上网络(Network-on-Chip，NoC)技术解决了集成在单个芯片上的存储器、微处理器、输入/输出设备等硬件单元之间的数据通信问题。但当前的片上网络系统却存在严重的资源受限问题，主要归结为片上路由器缓冲资源利用率低，网络信息拥塞率高。为了更好构建资源节约型和高性能的片上系统，就需要更加注重缓冲区的结构设计。

为了使系统网络获得较高的吞吐率和容错效果，从而高效地利用缓冲资源，在分析静态多通道路由器结构的基础上，提出一种新的多输出通道的动态缓冲结构的路由器。该路由器能够根据网络的通信需求，对缓冲资源进行动态调整，从而真正解决片上路由器资源利用率的问题。

片上路由器是NoC的最基本的组成部分，高集成和强运算能力的MPSoC系统强调互连线延迟、带宽、资源利用率和吞吐量等方面的问题。为了提高路由器缓冲利用效率和获得高性能，目前大量研究关注虚通道(Virtual Channel，VC)技术和虫孔交换技术。但高流量情况下的的VC分配和VC仲裁使网络物理缓冲区分配变得复杂，并且大量的VC增加数据传输延迟。静态对称缓冲结构资源利用率低。本发明在分析静态分配缓冲资源情况下，设计了一种动态充分利用缓冲资源的共享动态Buffer的MPNoC路由器。

传统路由器架构大多数为固定和静态的结构，缺乏灵活性.传统静态路由器结构如图1所示。链路控制单元负责路由器中传输数据流的调节；通过路由器的每个输入端口的FIFO关联控制逻辑中的决策单元，在既定路由算法下确定数据包的转发。通过路由器的每个输出端口的仲裁器控制信号和发送数据包。在此结构中每个端口固定了缓冲区容量，VC通道之间不能进行缓冲区交叉使用。实际使用中网络路由的缓冲区资源不能被交叉使用，严重降低了资源使用效率。因此设计一种共享动态Buffer的MPNoC路由器能够解决上述方案存在的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种共享动态缓冲的MPNoC路由器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种共享动态缓冲的MPNoC路由器，在多通道共享动态缓冲路由器中引入基于链表的方式对缓冲区进行统一管理，虚拟通道VC通过数据报文长短分配缓冲区容量，通过计算每条报文的长度灵活实现缓冲区的分配与释放，能够确保任何通信要求的输入通道使用所有的缓冲资源。

进一步地，当一条数据报文到达路由器输入端口时，根据上一节点输出端口确定当前数据报文输入端口，通过提前路由计算与报文解析，及早明确报文到达下一跳后的输出端口，从整体上简化了报文在路由器内部的多路选择仲裁过程。

进一步地，根据多通道原理分配N-1个通道虚通道，这N-1个通道根据报文微片流入/流出状况动态申请缓冲资源的使用。

进一步地，及时更新链表队列保存有效微片数，确定报文长度及所需缓冲区最大空间，路由器通过这种方法可有效提高NoC的服务质量。

本发明所达到的有益效果是：