[发明专利]一种基于层次化Q-routing规划的路由方法

说明书

本发明公开了一种基于层次化Q‑routing规划的路由方法，是通过感知网路的拥塞情况和互联链路使用情况，全局分层次并行规划得到高效率的数据传输链路。本发明的算法是一种基于查找表的路由算法，路由算法将规划后的方向存储在各个路由器节点的学习模块里的路由表中，数据包通过访问所在路由器节点的学习模块里的路由表得到路径信息。本发明在拆分式Q‑routing基础上构造了层次化设计，利用多层拥塞感知器及多层并行学习大大降低了算法的收敛时间，从而提高了片上网络数据传输效率，还压缩了路由表，减少了硬件资源消耗。

技术领域

本发明属于集成电路片上网络的通信技术领域，特别涉及一种基于层次化Q-routing规划的片上网络路由方法。

背景技术

随着摩尔定律逐渐失效，半导体工艺的发展逐渐放缓，单核处理器的工作频率遇到瓶颈难以快速增长。传统总线结构的片上系统(System on Chip，SoC)扩展性差、并行度低等缺点日趋明显，要想提高整颗芯片的工作频率，需要使用传统总线以外的新方法，即片上网络(Network on Chip,NoC)通信。NoC具有良好的扩展性，可以并行地处理芯片内部多个IP核的数据，有效解决了功耗、性能、面积等问题。

NoC包括拓扑结构、路由算法和交换技术等方面，本专利研究其中的路由算法。路由算法为在NoC中的数据包提供传输方向，是NoC中极为重要的一环。一种优良的路由算法将通过迅速、合理的路径规划，提高传输效率，增大吞吐量。

拆分式Q-routing是一种基于强化学习的片上网络路由算法。用以在源路由器节点到目标路由器节点之间寻找到耗时最短的路由路径。可以较好解决NoC在传输大量数据时带来的数据延时、功耗增加、路由器温度升高等问题。但随着片上网络的规模不断增大，网络拥塞将会越来越严重，拆分式Q-routing将出现路径规划时间太长，以至于失去时效性，难以满足需求的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于层次化Q-routing规划的路由方法，以期弥补传统Q-routing的不足，进一步提高NoC的传输性能、减低功耗、增大吞吐量；同时能通过压缩路由表减少硬件电路面积。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于层次化Q-routing规划的路由方法，是应用于由w个路由器节点、w个资源节点和若干条互连通道所组成的片上网络中，所述路由器节点包含输入端口、输出端口、拥塞感知器、多路选通器、访问路由表；其特点是，在所述路由器节点中设置学习模块；所述学习模块包括：学习方式仲裁器、层次化控制模块、路由表选择模块、3个子学习模块、3个路由表；所述路由方法是按如下步骤进行：

步骤1：将所有路由器节点按照如下规则划分三层网络结构，从而形成金字塔结构；所述规则为：

在第1层网络结构中将w个路由器节点以每x²个节点划分为一组，从而构成由个虚拟路由器组所构成的第1层网络结构；

在第2层网络结构中将个虚拟路由器组以每y²个节点划分为一组，从而构成由个虚拟路由器组所构成的第2层网络结构；

在第3层网络结构中将个虚拟路由器组以z²个节点划分为一组，从而构成由1个虚拟路由器组所构成的第3层；

3个子学习模块和3个路由表对应各个层的网络结构；每个子学习模块均包括：R矩阵、Q矩阵、Q值比较器；

令L₁^i,h表示第1层网络结构中第i个路由器节点所对应的第h个子学习模块，ix²，h＝1,2,3；

令L_jⁱ表示第j层网络结构中第i个虚拟路由器组，j≠1；