[发明专利]片上互连网络中基于可靠性需求的仲裁方法

说明书

技术领域

本发明涉及片上互连网络(Network on Chip，NoC)路由器微结构中的仲裁方法，尤其涉及基于应用需求可靠性的仲裁方法。

背景技术

在众核(many-core)主导的片上并行计算系统中，NoC作为基础的通信网络连接各计算和存储单元，I/O设备等，用以传输系统处理的数据和控制信号。其中，仲裁策略是影响NoC的路由微结构的性能，可靠性和功耗的重要因素之一。因此，有必要设计和实现高效的仲裁系统来保证NoC通信质量，进而提高整个众核系统的工作效率和可靠性。

一般来说，典型的五端口的NoC微结构如图1所示，包括东南西北四个端口和邻居节点路由器相连，还有一个端口和本地处理单元链接，且五个端口由一个5x5的交叉开关提供相互通路。

图1所示的现有NoC微结构主要包括五个模块：输入，路由计算(Routing Computation，简称RC)，虚通道申请(Virtual Channel Allocator，简称VCA)，交叉开关申请(Switch Allocator，简称SA)和输出，其中输入主要有多个虚通道(Virtual Channel，简称VC)构成。一个数据包(packet)通常被化分为一个头微片(head flit)，多个数据微片(data flit)和一个尾微片(tail flit)串行传输。

现有的片上互连网络的路由多采用虫洞流控制机制，因此只有头微片经过RC和VCA，所有微片进行SA操作。由于虚通道和交叉开关作为有限的片上资源会被来自不同端口的微片竞争，因此NoC仲裁系统主要是面向VCA和SA的设计和实现。

传统的仲裁主要着眼于公平性和性能的优化，然而随着工艺尺寸的缩小，供电电压的降低，串扰等造成的信号翻转现象，即软错误(soft error)，使得NoC面临可靠性挑战。而仲裁策略直接影响了NoC通信质量，尤其是一个应用中存在不同等级的可靠性需求。例如，H.264包括A、B、C三种类型数据分割，其中A型分割是头信息划分，包括宏块类型、量化参数和运动矢量，这个信息是最重要的。B型分割是帧内信息划分，帧内信息可以阻止错误的传播，该型数据分割要求给定分片的A型分割有效，相对于帧间信息，帧内信息能更好地阻止漂移效应，因此它比帧间分割更为重要。C型分割是帧间信息划分，包括帧间CBPs帧间系数，一般情况下它是编码分片的最大分区。帧间分割是最不重要的，它的使用要求A型分割有效，由此不同重要性决定了不同级别的可靠性需求。

所以，尝试采用一些可靠性感知信息指导仲裁系统的设计和实现是必要的。然而，业界尚未提出在片上互连网络中基于应用可靠性需求的仲裁方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是考虑基于众核系统的应用中不同类型数据不同等级可靠性需求的问题，实现高效的可靠性感知仲裁设计，在尽可能减少性能损失和额外开销的条件下，满足应用在NoC中的通信可靠性需求。

因此，本发明的目的是提供一种片上互连网络的基于可靠性需求的仲裁方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)为数据包的各微片设置可靠性信息；(2)根据所述可靠性信息对所述微片的仲裁请求进行响应。

一些实施例中，所述可靠性信息包括历史信息，所述历史信息记录仲裁成功或失败的动态改变。

一些实施例中，所述历史信息由计数器表示，其中当仲裁成功，则所述计数器的值重置为零，否则进行加1取模操作。

一些实施例中，所述可靠性信息还包括可靠性需求信息，并且所述可靠性需求信息包括高可靠性需求和一般可靠性需求。

一些实施例中，所述可靠性需求信息用n比特的标志位来记录，并且所述标志位设在所述微片中。

一些实施例中，若多个所述微片的所述历史信息相同，则根据所述可靠性需求对所述历史信息相同的多个微片进行仲裁。

一些实施例中，若多个所述微片的所述历史信息相同，则根据所述可靠性需求对所述历史信息相同的多个微片进行仲裁。

一些实施例中，若多个所述微片的所述可靠性需求相同，则使用轮询仲裁进行优先级设置和选择。

应用本发明可以充分优化片上互连网络中VCA和SA的仲裁机制，能够保证高可靠性需求的应用优先传输，减少在网络中的通信延迟，减少传输过程中软错误发生概率。同时还采用仲裁历史信息解决饿死问题，保证整个可靠感知的仲裁方法的有效和高效，具有重要实用价值。

结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。

附图说明