[发明专利]一种基于MoT结构的低功耗NoC路由方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机体系结构领域，具体涉及一种基于mesh-of-tree（MoT）结构的低功耗NoC路由方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，越来越多的部件被集成到单一芯片上来，因此片上网络的通信质量很大程度地影响整体的性能。片上网络NoC（Network-on-chip）作为一种可扩展的片上结构，已经成为解决片上系统核间通信的有效方案。而NoC的拓扑结构和相应路由方法的选择对系统的延迟、功耗等性能有至关重要的影响。

MoT结构拥有较小的直径和较低的节点度，是一种较为理想的拓扑结构。K.Manna等基于MoT结构提出了确定性路由策略，其原理是消息在源节点路由到目的节点的过程中，根据目的节点地址确定出一条最短路径，并按照此路径将消息传递到目的节点。此方法虽然能够确保核间通信的最短路径，但却极易造成网络拥塞现象，增加通信延迟，从而影响系统的性能。

发明内容

本发明提出了一种基于MoT结构的低功耗NoC路由方法，这种算法在每个flit（网络中数据传输的基本单元）进行路径选择时，通过计算每个临近路由器的拥塞系数，选择位于最短路径上系数较低的路由器进行转发，既能保证核间通信时的最短路径，又会减少网络中非自适应算法产生的拥塞现象。并采用一种简化的地址模式以减小路由器的缓存中flit的大小。从而在运行同一个应用时，使用较小的缓存存储flit，在满足性能的基础上达到降低功耗的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明所述的部分适应路由方法采用的是MoT拓扑结构。在MoT中，将NoC网络中的路由器分为三种类型：叶子层路由器(Leaf_Router)，树干层路由器(Row_Router&&Col_Router)和根路由器(Root_Router)。每个Leaf_Router连接两个IP核，并且向上连接一个Row_Router和一个Col_Router，树干层路由器向上连接一个Root_Router。图1是一个32核的MoT拓扑结构。

本发明采用一种简化的地址模式，例如在32核的MoT中，数据包的地址位数为5位：Core_id（IP核的ID号）1位，Col_ADDR（IP核的列地址）2位，Row_ADDR（IP核的行地址）2位。

一种基于MoT结构的低功耗NoC路由方法，其特征在于包含以下步骤：

针对叶子层路由器的自适应路由方法如下：

步骤1，路由器接收flit，将该flit存储在相应输入端口的buffer中。

步骤2，计算最优的输出端口。

步骤2.1，计算数据包从当前节点到达目的节点所经过的Row_Router个数Δx和所经过的Col_Router个数Δy。

步骤2.2，若Δx≠0，且Δy≠0，即源节点与目的节点位于不同的行和列上，选择某一邻居路由器作为flit的下一跳，方法如下：

（1）计算数据包从源节点到达目的节点的最短路径的数目P_algorithm。在MoT结构中，P_algorithm=2。

（2）计算在每个叶子节点L，一个flit转发到每一个邻居路由器Row_Router或Col_Router的概率P₁和P₂，公式如下：

P2=Δy+PalgorithmΔx+Δy+2Palgorithm---(2)]]>

（3）计算除flit转发来的路由器外的每一个邻居路由器的拥塞系数，公式如下：