[发明专利]一种四叉树监控网络设计方法

说明书

本发明公开了一种四叉树监控网络设计方法，属于芯片设计技术领域，在GPU芯片中设计一个基于四叉树的监控网络，首先，根据GPU中需要监控的模块数及其对应的电源域数计算树形结构参数，结合需要监控模块的需求，进行四叉树监控网络的结构设计；接着，进行作为路由器的分支节点的逻辑设计，分为路由与传输两级流水线，实现监控数据在网络中的传输功能；然后，结合各层次间传输特性和层次拼接方案，分层次设计网络通信协议，完成四叉树监控网络设计。本发明方法将监控模块的特性与四叉树网络相结合，解决了GPU中监控网络物理距离过长导致的后端布局布线困难的问题，还能为监控网络引入更低的走线需求。

技术领域

本发明属于芯片设计技术领域，涉及GPU监控网络的设计方法，具体涉及一种四叉树监控网络设计方法。

背景技术

随着芯片性能越来越强大，内部模块间交互的复杂度和数据量越来越大，模块性能的监控成为了芯片设计的重要环节，模块性能的监控能从设计、验证等方面大大降低了时间成本。监控单元布局在各功能模块附近，进行性能参数的计算，监控模块再读取各监控单元的参数进行解析，从而得到芯片性能瓶颈或运行异常所在，引导设计人员进行功能的调试及性能的优化，以此达到芯片设计需求。

GPU是一种以做图像和图形相关运算工作的显示芯片，在内部数据交互上的需求尤其高，需要在芯片设计各阶段进行不断的优化，监控模块对其数据传输性能的评估能够大大提高其调试速度。在GPU功能与性能不断提升的同时，其功能模块的面积和数目也在同步提升，监控单元会跟随各模块散布在芯片的各个角落，与监控主模块之间的连线需要绕过众多模块，过长的物理距离会带来后端布局布线的问题，同时过多的监控传输信号使用到的连线可能造成的走线拥挤也会大幅提升芯片设计的风险。

因此，需要开发一种新型的GPU监控网络的设计方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种四叉树监控网络设计方法，采用新颖独特的设计和布局方法，以解决监控模块中过长的物理距离会带来后端布局布线的问题，还用以解决监控传输信号带来的走线拥挤问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种四叉树监控网络设计方法，其主要包括如下步骤：

S1：根据GPU中需要监控的模块数及其对应的电源域数计算树形结构参数，结合需要监控的模块的需求，进行树形监控网络的结构设计，

S2：在树形监控网络的结构设计基础上，进行节点逻辑设计，分为路由与传输两级流水线，以实现监控数据在树形监控网络中的传输，

S3：在步骤S2的设计基础上，进行网络协议设计，结合各层次间传输特性和层次拼接方案，分层次设计网络通信协议，完成四叉树监控网络设计。

步骤S1中，树形监控网络的结构设计中，监控主模块从各监控单元中读取监控数据，监控主模块对应树形结构中的根节点，监控单元对应树形结构中的叶节点，默认叶节点的数目小于64。

进一步地，步骤S1中，根据GPU中存储、图形处理高性能模块的接口数将树的度定为4，以保证一个GPU中存储、图形处理高性能模块对应1-2个节点，实现监控网络中数据结构为四叉树结构。四叉树结构的监控网络中，需要根据电源域的数目进行不同结构参数的计算。若四叉树的监控网络为单一电源域，根节点不含有电源域子树结构，根据叶数目计算树的深度，四叉树的监控网络中分支节点散布在GPU中作为路由器，进行监控数据的转发，根据叶数目计算网络中分支节点数目。若四叉树的监控网络中存在多电源域，根节点会引出对应电源域数目的子节点，并该子节点作为各电源域子树的父节点，确定各子树结构的叶数目，根据此得到树的深度和各电源域子树中的分支节点数目，根据上述参数计算得到多电源域四叉树的监控网络的分支节点数。

步骤S2中，节点逻辑设计中，包括路由与传输两级流水线，节点路由流水级实现的路由逻辑，节点传输流水级为当前节点与其子节点的通信逻辑，实现监控数据在节点间的传输功能。