[发明专利]一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统及方法

权利要求书

1.一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统，其特征在于，包括流特征学习模块、流行为监测模块、二级优先权仲裁模块及分布式总线控制模块；

流特征学习模块，用于路由节点与总线接口单元动态学习经其转发的数据流及其带宽需求，并通过分布式计算求解全局最拥塞链路带宽需求；进一步，依据汇聚流的带宽需求及最拥塞链路的带宽需求确定每个汇聚流在监控周期内期待被转发的微片数；

流行为监测模块，用于监视路由节点及总线接口单元在监控周期内实际转发的汇聚流微片数，并计算其与汇聚流期待被转发微片数的差额，作为资源竞争环节带宽分配的依据；

二级优先权仲裁模块，用于路由节点内部交叉开关资源分配时，仲裁多个对同一输入端口或输出端口发起的请求信号，实现路由输出链路的带宽分配；

分布式总线控制模块，用于通过分布于各总线接口单元的二级优先权仲裁模块，实现混合三维片上网络中垂直TSV总线带宽在各总线接口单元间的分配。

2.根据权利要求1所述的一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统，其特征在于，所述流特征学习模块包括分布于所有路由节点和总线接口的若干流特征学习器，其中，位于路由节点的流特征学习器，将相同输入输出端口间的个体流抽象为一个汇聚流；位于总线接口单元的流特征学习器，将同一总线上相同发送节点与接收节点间的个体流抽象为一个汇聚流。

3.根据权利要求2所述的一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统，其特征在于，所述流特征学习器的流特征学习方法如下：

a)数据流发送带宽预约请求数据包，将其所产生的通信流带宽特征由源节点沿数据流传输路径传输至目标节点；

b)接收到带宽预约请求数据包的路由节点与总线接口单元，依据其在本地所需使用的通信资源对相应的汇聚流带宽需求进行累加；

c)数据流完成带宽预约请求数据包发送后，通知所有路由节点与总线接口单元；

d)路由节点与总线接口单元通过分布式计算查找全局最拥塞链路及其相应的预约带宽；

e)基于最拥塞链路的预约带宽，各路由节点及总线接口单元确定其本地汇聚流在监控周期内期待被转发的微片数。

4.根据权利要求3所述的一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统，其特征在于，步骤d中全局最拥塞链路带宽需求的分布式计算求解过程如下：

1)各路由节点首先求得东、南、西、北、本地五个方向上的局部通信链路的带宽需求，以及垂直总线链路的带宽需求，并取其最大值作为本地最拥塞链路带宽需求；

2)本地最拥塞链路带宽需求沿着X向、Y向、Z向依次作分布式对比传输，即在混合三维片上网络各平面内，左侧路由节点首先与其右侧相邻路由节点的本地链路带宽需求相比较，取其大值沿X向传输，直至最右侧路由节点，获得X向最拥塞链路的带宽需求；最右侧路由节点再以相似的方法将X向最拥塞链路带宽需求沿Y向作分布式对比传输，获得平面最拥塞链路的带宽需求；平面最拥塞链路带宽需求在Z向通过TSV总线进行信息交换，并在其中一个总线接口单元内进行对比，获得整个网络内的全局最拥塞链路带宽需求；

3)全局的最拥塞链路带宽需求沿Z向、Y向、X向广播至所有的路由节点与总线接口单元。

5.根据权利要求1所述的一种应用于混合三维片上网络的分布式流控系统，其特征在于，所述流行为监测模块分布于所有路由节点和总线接口单元，用于实时监控汇聚流的带宽使用情况，并更新其的优先级；流行为监测模块为本地每个汇聚流配置一个服务状态寄存器，其值体现了汇聚流的预约带宽与实际获得带宽的差额；数据传输阶段，每隔监控周期，服务状态寄存器的值增加每个汇聚流期望被转发的微片数；每次汇聚流在路由节点或总线接口单元中被转发一个微片，服务状态寄存器的值被减1；服务状态寄存器的实时值作为路由节点交叉开关分配及总线使用权分配时的仲裁依据，实时值越大时汇聚流有越多可用剩余带宽，在路由及总线仲裁环节将被赋予较高的优先级。