[发明专利]一种面向片间Worm-Hole流控机制的可扩展高速互连裸芯架构

说明书

本发明涉及多裸芯集成系统技术领域，特别涉及一种面向片间Worm‑Hole流控机制的可扩展高速互连裸芯架构，该架构主要面向环形网络拓扑结构，即多个裸芯形成一个环形拓扑，每个裸芯内部的片上网络采用双虚通道以及XY维序路由机制实现片内无死锁，多个裸芯之间的数据传输采用Worm‑Hole流控机制，当数据从当前裸芯传输至相邻裸芯时，会在当前裸芯中经过一个虚通道仲裁分配器，其作用是将两个虚通道的数据仲裁为一路进行片间传输，然后该数据通过片间传输至相邻裸芯内，再通过虚通道仲裁分配器根据虚通道信息将数据分配到相应的虚通道中。该架构为解决片上/片间网络在跨时钟域片间传输提供一种更高效的选择。

技术领域

本发明涉及多裸芯集成系统技术领域，特别涉及一种面向片间Worm-Hole流控机制的可扩展高速互连裸芯架构。

背景技术

流控是片上网络理论中的重要概念，它代表着网络对数据的调度方式以及对资源的分配方式。优秀的流控机制能够通过提高网络资源占用率实现网络吞吐量和消息传递速度的提高。根据网络分配数据的粒度的不同，可以将流控机制分为基于消息的流控、基于数据包的流控和基于微片的流控三类。其中基于消息的流控由于其预留链路的特点不利于网络吞吐量的提高，应用范围较窄，发明没有采用。Virtual-Cut-Through流控的应用能够减少数据对链路的跨占，但是要求网络中缓存深度大于最大数据包长度，因此限制了数据包长度、并且也会增加网络对资源的占用。Worm-Hole是一种典型的基于数据微片的流控机制，它规定每个微片都根据下游路由器的输入缓冲是否有空位来决定是否传输至下游，相比VCT机制，Worm-Hole的总体传输延迟更小，传输效率更高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向片间Worm-Hole流控机制的可扩展高速互连裸芯架构，该架构为解决片上/片间网络在跨时钟域片间传输提供一种更高效的选择。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向片间Worm-Hole流控机制的可扩展高速互连裸芯架构，该架构主要面向环形网络拓扑结构，即多个裸芯形成一个环形拓扑，每个裸芯内部的片上网络采用双虚通道以及XY维序路由机制实现片内无死锁，多个裸芯之间的数据传输采用Worm-Hole流控机制，当数据从当前裸芯传输至相邻裸芯时，会在当前裸芯中经过一个虚通道仲裁分配器，其作用是将两个虚通道的数据仲裁为一路进行片间传输，然后该数据通过片间传输至相邻裸芯内，再通过虚通道仲裁分配器根据虚通道信息将数据分配到相应的虚通道中；相邻裸芯间的数据传输通道是双向的，包含输入、输出两个通道。

优选的，包括一个具有两个虚通道的片上网络和左、右两个端口控制器，所述端口控制器是所述片上网络实现与裸芯外部通信的关口，专门用于片内外协议的转换和端口处数据流的调度。

优选的，所述端口控制器由两个旁路控制器、两个同步控制器和一个虚通道分配仲裁器三部分组成；其中所述旁路控制器用于控制旁路通路上的数据流，所述旁路通路是一条连接于互连裸芯中的两个扩展端口控制器之间且不经过片内的直连物理通路，它包含输入和输出两个通道；所述同步控制器起到片内、片间协议转换的作用；所述虚通道分配仲裁器有两个作用：一是保证两个虚通道能够共享同一片间总线，二是将片间传输的数据分配仲裁到相应的虚通道。

优选的，所述旁路控制器的工作过程如下：从相邻裸芯进入当前裸芯的数据在经过所述虚通道分配仲裁器和所述同步控制器后进入到所述旁路控制器中，所述旁路控制器会判断该数据的目的片上网络ID是否为当前裸芯中的片上网络，根据判断结果决定将该数据分配至当前裸芯的片上网络还是当前裸芯的另一个端口控制器的旁路通路中；输出端的旁路端口控制器需要对来自片上网络和旁路通路的数据进行仲裁，仲裁依据为旁路通路的优先级大于片上网络，即优先转发来自旁路通路的数据，来自片上网络的数据竞争失败后，该数据被存入FIFO中等待，直到旁路通路再无数据传输请求后再进行传输。