[发明专利]一种基于相位的芯片片上总线调度装置及调度方法

说明书

本发明涉及一种基于相位的芯片片上总线调度装置及调度方法，包括相位产生器和1至N级转发器，其中，第2级转发器上连接有两个用于连接用户的第1级转发器，第3级转发器上连接有两个第2转发器，依此类推。第N级转发器上连接有若干用于连接设备的第1级转发器，每一第1级转发器上连接的用户或设备数量相等，并且，用户和设备总数相等。相位产生器用于产生相位，授权各用户和各设备间的访问权限。本发明通过相位来控制访问权限，使得设备对用户的发送请求以及用户对设备的发送请求响应做到完全公平，具有硬件需求资源少，总线网络的面积和功耗大幅度缩小，设备对用户的响应及时，响应延迟更小等优点。

技术领域

本发明属于芯片设计技术领域，具体涉及一种基于相位的芯片片上总线调度装置及调度方法。

背景技术

现代芯片功能越来越丰富强大，面积也越来越大，芯片系统的功能和性能获得大幅提高，如何构建一种有效和简单的片上总线网络在大型芯片设计中非常的关键。现代大型芯片一般使用传统的总线网络结构，如crossbar，mesh，butterfly等。在多核CPU芯片中，mesh网络是一种大量使用的片上总线。而在GPU芯片设计中，crossbar是普遍使用的片上总线结构。Mesh网络是各个节点与所有相邻节点都进行相互连接，其优点是速度快，结构规整，利于布局实现。Crossbar总线网络，每一个设备节点与所有用户节点都实现互联，而不像mesh网络，设备节点与设备节点之间，用户节点与用户节点也有连线。

Mesh、crossbar以及其他的一些传统总线网络，都需要用到大量的逻辑电路资源以及连线资源，并且随着电路资源以及连线资源的增加，导致整个总线网络面积增加。为了满足电路的时序性能，相应的又需要增加中继器。这些都导致了总线面积的快速增长，对后端的布局布线带来了挑战。同时随着总线延迟的增加，需要大量缓存来掩盖总线延迟带来的性能损失。同时，总线上多个用户竞争一个设备端资源一般都是通过仲裁器。多个用户发送请求到设备端，请求访问设备，由仲裁器授权某个请求获得访问权限，而其他用户的请求需要继续等待，直到获得相应的设备访问权限。这些没有响应的请求可能暂存在总线，导致总线额外的面积开销，同时也可能带来性能的损失。

目前大型芯片使用的这些传统总线网络都存在资源以及互联连线过多而导致面积过大，布局布线困难，功耗也相应过大的缺点。对于片上网络总线的设计，如何减少硬件资源以及互连线数量同时提高网络总线的吞吐率是总线设计中值得研究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有网络总线的调度机制中相互连资源以及硬件资源过多导致的总线网络面积过大，总线网络延迟过长，功耗过大的缺陷，提供一种基于相位的芯片片上总线调度装置及调度方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于相位的芯片片上总线调度装置，包括相位产生器和1至N级转发器，其中，第2级转发器上连接有两个用于连接用户的第1级转发器，第3级转发器上连接有两个第2级转发器，依此类推；第N级转发器上连接有若干用于连接设备的第1级转发器，每一第1级转发器上连接的用户或设备数量相等，并且，用户和设备总数相等；相位产生器用于产生相位，授权各用户和各设备间的访问权限。

进一步地，相邻级转发器间，第1级转发器和用户间，第1级转发器和设备间通过中继器相连。

进一步地，相位产生器采用计数器，计数器产生的每一个数代表一个相位。

进一步地，N＝3，第3级转发器路数至少为8路，第2级转发器路数至少为4路，第1级转发器路数至少为2路。

进一步地，用户和设备总数均为8个，每一第1级转发器上连接两个用户或两个设备；计数器最大值为7，产生八个数，每个数代表一个相位，总共产生八个相位。