[发明专利]可扩展的片上网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成处理器阵列，其中处理器通过片上网络(NoCs)进行互连。本发明更特别地涉及一种处理器阵列结构，其具有开发工具可以在程序设计员的最小的帮助下适应阵列的处理器的数量的这种规律。

背景技术

图1示意地示出一种在折叠环面拓扑的片上网络中包括排列成4×4的计算节点N的处理器阵列PA，如在美国专利申请第20110058569号中描述的。在阵列拓扑中，每个节点都通过点对点的双向链接连接到在同一行中的两个其它的节点和在同一列中的两个其它的节点。在环面拓扑中，阵列的节点在每一行和每一列中还以环形方式进行连接，以至于包括位于阵列边缘的节点的所有节点就它们的互连而言都具有相同的物理结构。在图1中描述的折叠拓扑中，每个节点(除非其置于阵列的边缘)都连接到行和列中相同距离的两个其它的节点，因此节点间的链接基本上具有相同的长度。

每个节点N包括五路路由器，其管理与行和列中与下一节点的四个链接，其称作北、南、东、西链接，以及与处理单元的链接，例如通过共享总线互连的一群处理器。

处理器阵列PA被制作为单独的集成电路。为了与外界通信，其包括插入到阵列边缘处的片上网络中的输入/输出IO单元。正如所示，这种IO单元可以被设置在每行或每列的两个末端处。更特别地，每个单元都插入到连接同一行或同一列的两个极端节点N的链接中。

每个IO单元都具有管理两个与节点N的链接和一个与输入/输出接口的链接的三路路由器。输入/输出接口允许通过集成电路的金属垫与电路外部进行通信，旨在放入与印刷电路板或其它基板的传导轨道的接触。

为了使对这样的处理器阵列的编程更容易，所有的计算节点N都具有相似的特性，允许开发工具在任何节点上以自动模式映射任务(map tasks)。为了达到这一目的，IO单元被设计为对片上网络的内部通信是透明的。美国专利申请第20110058569号也描述了一种对于内部通信而言通过IO单元的路由器减少等待时间的解决方案。

为了在销售集成电路中标准化的目的，将在相对窄的范围内提供处理器阵列的尺寸。因此，由该范围内的最大阵列提供的计算能力对于更苛刻的应用来说可能是不够的。

发明内容

因此有必要提供比在范围内最大处理器阵列更多的可用的计算能力。一个必然的需要是在不改变已有的用于处理器阵列的开发工具的情况下增加计算能力。

这些需要通过集成电路解决，该集成电路包括：排列成阵列的计算节点；使得计算节点互连的环面拓扑片上网络；以及在阵列的每一行或列的每一末端上插入到两个计算节点之间的网络链接的网络扩展单元。扩展单元具有建立两个相应计算节点之间的网络链接连续性的普通模式，以及将网络链接分成可从集成电路外部访问的两个独立片段的扩展模式。

根据实施例，网络链接包括并行总线，扩展单元包括用于片段的并行/串行转换器，该并行/串行转换器形成流出串行信道，用于在片段上并行存在的电路数据的第一外部端子上串行传送；和串行/并行转换器，该串行/并行转换器形成流入串行信道，用于在集成电路的第二外部端子上在片段数据串行到达后并行传送。

根据实施例，集成电路包括位于行或列末端处的计算节点之间的链接中的输入/输出接口，并被配置为通过输入/输出端子与集成电路外部进行通信，其中扩展单元被配置为在扩展模式中，将所述输入/输出端子连接到所述片段。

根据实施例，集成电路包括阵列同一边缘的扩展单元共有的负载均衡器，其被配置为在流出传送进行中的片段之间分配可用的流出串行信道。

根据实施例，负载均衡器被配置为在每个流出串行传送的首标中插入来源片段的标识。

根据实施例，负载均衡器被配置成解析每个流入串行传送的首标，并将相应的串行信道切换成首标中识别的片段。

根据实施例，串行信道在分组中传送数据，并且包括用于存储分组等待传送的分组的队列，负载均衡器被配置为路由分组给具有最不满的队列的串行信道分组。

附图说明

下面通过描述本发明的特定实施例，本发明其它的优点和特征将更加明显，这些特定实施例仅为了示范目的并展示在附图中。

图1是先前已描述的表示通过折叠环面拓扑的片上网络互连的处理器阵列。

图2图示了由多个处理器阵列形成的巨型阵列(macro-array)。

图3图示了巨型阵列的两个相邻阵列之间的理想互连，在保留拓扑的同时能够扩展网络。

图4示出了网络扩展单元的一个实施例。

图5示出了网络扩展单元的另一个实施例。