[发明专利]一种处理多播流量死锁问题的片上网络及方法

说明书

本发明公开了一种处理多播流量死锁问题的片上网络及方法，其中片上网络包括路由器、资源节点、网络接口以及链路；路由器包括输入模块、虚通道仲裁模块、死锁检测模块、路由计算模块、输入输出接口模块、轮询仲裁器模块和交叉开关模块；死锁检测模块用于对输入模块内的数据包进行死锁检测和死锁恢复；死锁恢复机制为检测到死锁发生时，将发生死锁的多播流量先往路由器部分空闲的输出端口输出，以及释放对这些输出端口的占用权，以打破死锁的状态。本发明基于虫孔流控的多播流量传输机制配置时产生的死锁问题，通过改变发生死锁的多播流量的传输路径来恢复，提高多播流量跑通概率，可广泛应用于片上网络通信技术领域。

技术领域

本发明涉及片上网络通信技术领域，尤其涉及一种处理多播流量死锁问题的片上网络及方法。

背景技术

随着微电子技术的发展以及摩尔定律的延伸，晶体管的尺寸越来越小、芯片制程越来越短、芯片集成度越来越高，随之而来的是芯片上功能单元性能的大幅提升以及对数据交互系统的性能的更高要求。具有低功耗、面积小、高集成度等优点的片上系统(Systemon Chip，SoC)已经成为超大规模集成电路设计的主流方向，然而传统的基于总线的互连技术已经难以满足其性能要求，在这样的背景下，片上网络(Network on Chip，NoC)应运而生。

相比于性能、可扩展性、并行性相对较差的总线互连技术，片上网络互连技术具有更好的性能、可扩展性和并行性。随着多核处理器中集成的处理器核的数目越来越多，片上网络已经逐渐成为片上多核处理器通讯的首选架构。

片上网络的基本结构单元包含路由器、资源节点、网络接口以及链路，根据需求的规模可调整其规模的大小。路由器是片上网络的核心结构单元，具有接收、存储和转发数据包的功能。资源节点是片上网络中能进行数据处理、产生数据包、接收数据包的结构单元，其与网络接口直接相连。网络接口是片上网络中协调资源节点与路由器互连网络进行传输的结构单元，具有编码数据包、解析数据包和协议转换的功能。链路是片上网络中各结构单元间进行通讯的物理通道，将各个路由器进行互连从而形成片上通讯网络。

片上网络信息的传输是以数据包为基本单元进行传输的，支持以“包”为单位进行传输的片上网络称为“包交换”网络。每个数据包包含若干个微片，微片一般有3种类型，即头微片、体微片和尾微片。其中，头微片一般包含数据包路由的相关信息，如：源地址、目的地址、优先级、传输类型(单播或多播)等，体微片和尾微片一般包含具体的数据内容。

片上网络的性能还受其流控机制的影响，所谓的流控机制，即数据包在路由器与路由器间转发的方式。常见的流控机制有虚直通流控机制、虫孔流控机制等。虚直通流控机制是指当下一级路由的缓存中含有足够的缓存空间接收上一级路由整个数据包时，上一级路由才一次性将整个数据包转发给下一级路由。虫孔流控机制是指当下一级路由的缓存中能存储上一级路由的一个微片时，上一级路由就将该微片转发给下一级路由。相比于虚直通流控机制，虫孔流控机制下的虚通道利用率更高，但该流控机制下的多播传输也容易发生死锁问题，即使按XY维序算法的方式配置多播流量，也有可能发生死锁问题。

根据系统任务的不同需求，片上网络的通信方式包含单播通信和多播通信两种。多播通信通过减少数据包传输的总跳数来提高数据传输的效率，但片上网络的多播通信同样面临着一些问题：当网络中的多播流量较为复杂时，多播包间的竞争容易产生死锁问题，从而导致数据包的丢失以及整个片上网络的运转异常。因而有必要设计一种既能支持多播又可处理多播死锁问题的片上网络。

术语解释：

FWFT：First Word Fall Through。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种处理多播流量死锁问题的片上网络及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种处理多播流量死锁问题的片上网络，包括路由器、资源节点、网络接口以及链路；