片上网络限流系数的精确量化方法技术

本发明专利技术公开一种片上网络限流系数的精确量化方法，包括：S1、源节点查找以该源节点和目标节点为对角线顶点的矩形RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的所有瓶颈节点；S2、源节点获取瓶颈节点的拥塞值；S3、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到限流系数。本发明专利技术易于实现、时间复杂度低，可精确确定片上网络的限流系数。

【技术实现步骤摘要】
片上网络限流系数的精确量化方法
本专利技术涉及片上网络
更具体地，涉及一种片上网络限流系数的精确量化方法。
技术介绍
片上网络(NetworkOnChip,NOC)以其在解决复杂SoC中多核间通信的可扩展性、能够适应超深亚微米工艺下较大的传输线延迟、较高的通信带宽等优点，在高性能多核芯片如通用芯片多处理器和专用系统芯片的设计中已经成为主流的设计方法。在片上网络中，由于通信链路和网络的输入/输出端口是带宽受限的，并且真实应用的流量负载分布有着天然的不均衡性，使得在网络中发往某些NOC路由器或PE(ProcessingElement，处理单元)模块的数据包速率有时候会高于这些模块本身所能接收的最高速率，此时就会造成网络拥塞。片上网络的拥塞将导致网络负载饱和、应用吞吐量的下降、通信延时增加、系统性能的降低等问题。源限流(sourcethrottlingcontrolalgorithm)是一种主要的片上网络拥塞控制方法。其基本思路是在网络拥塞时PE节点通过限制进入网络的数据包数目来降低网络负载，使得在不显著降低应用性能和网络吞吐量的情况下就能有效降低拥塞，在网络负载过高时可以有效降低通信延时和提升网络性能。在源限流系统中，限流系数的设置是十分的重要。限流系数的设置不当，容易产生过度限流(overthrottling)或限流不足(underthrottling)的问题，从而导致网络性能下降。在网络采取适应性路由算法来传递数据包的情况下，路由过程对PE节点而言是一个黑盒，PE节点无法控制网络的路由过程。这给精确设置限流系数产生了困难。如何利用网络负载信息来精确地对限流系数进行量化，从而尽量避免过度限流或限流不足的问题，在现有技术中并没有很好的解决方法。因此，需要提供一种片上网络限流系数的精确量化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种片上网络限流系数的精确量化方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种片上网络限流系数的量化方法，包括如下步骤：S1、源节点查找以该源节点和目标节点为对角线顶点的矩形RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的所有瓶颈节点；S2、源节点获取瓶颈节点的拥塞值；S3、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到限流系数。优选地，步骤S1包括如下子步骤：S1.1、源节点计算RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的每一个中间节点的正向路径计数值和反向路径计数值，标记出所有的可用中间节点；S1.2、计算源节点对可用中间节点的贡献值；S1.3、将贡献值最大的可用中间节点作为该源节点至目标节点的路由的瓶颈节点。优选地，步骤S1.1中标记出所有的可用中间节点的方法为：将所有的正向路径计数值和反向路径计数值均不为0的中间节点标记为可用中间节点。优选地，步骤S3的具体过程为：S3.1、源节点将瓶颈节点(Xi,Yj)的拥塞值Conij与限流阈值TH进行比较，如果Conij＞TH，则源节点需要进行限流，转步骤S3.2；如果Conij≤TH，则源节点不需要进行限流，流程结束；S3.2、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到瓶颈节点(Xi,Yj)对应的限流系数αij，公式如下：如果只有一个瓶颈节点，则该瓶颈节点对应的限流系数就是源节点的限流系数；如果存在多个瓶颈节点，则将各瓶颈节点对应的限流系数的最大值作为源节点的限流系数。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案适用于以下场景：一是容错且拥塞缓解的场景，此时将拥塞节点当做错误节点即可；二是多值表示拥塞值的场景。通过对不含拥塞节点的曼哈顿路径的求解，找到网络中的瓶颈节点，本专利技术所述技术方案易于实现、时间复杂度低，可精确确定片上网络的限流系数。而且本专利技术所述技术方案是根据瓶颈节点对源节点进行限流，尽量避免饱和树蔓延时才开始进行限流的情况，进而避免出现限流系数偏大或者偏小的问题导致的网络吞吐量和网络延时的震荡。本专利技术所述技术方案对已经形成的拥塞节点，可防止饱和树的蔓延。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出片上网络限流系数的精确量化方法的流程图。图2示出计算中间节点正向路径计数值的示意图。图3示出计算中间节点反向路径计数值的示意图。图4示出源节点对可用中间节点的贡献值的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。根据片上网络的负载状况，片上网络中的节点可以分为拥塞节点和非拥塞节点。由于片上网络负载的分布有着天然的不均衡性，使得片上网络中的某些节点接收到了过多的数据包，其处理能力远低于数据包的接收速率，从而造成了拥塞，这样的节点就是拥塞节点。片上网络中的其他的处理能力和接收速率相适应的节点就是非拥塞节点。片上网络中节点拥塞与否的判断标准是阈值TH，TH是一个大于1的自然数，如果节点当前的拥塞值大于等于TH，则该节点处于拥塞状态，是拥塞节点。拥塞节点可以分为两类：目标节点和中间节点。在一对源节点和目标节点的通信过程中，如果源节点发送数据包的速率超出了目标节点的处理能力，那么目标节点将成为拥塞节点。如果源节点和目标节点的收/发数据包的速率相适应，则目标节点不会成为拥塞节点。片上网络的中间节点成为拥塞节点的原因是：由于路由算法、网络拓扑等原因导致网络流量集中在一些中间节点上，这也会导致这些中间节点成为拥塞节点。对目标节点的限流很简单，直接在源节点采用与目标节点接收速率一致或少一些的速率来发送数据包即可。本专利技术公开的是面向拥塞的中间节点对源节点的限流系数进行量化的方法。对于片上网络中的任意一个节点而言，其拥塞值是片上网络中多个不同的源节点所发出的数据包经过不同路径叠加到该节点所造成的，即其中Conij是节点(Xi,Yj)的拥塞值，PSmn为各源节点S(Xm,Yn)对节点(Xi,Yj)的贡献值(贡献值就是贡献的数据包)，M和N分别表示片上网络的长和宽，i,m∈[1,M]，j,n∈[1,N]。源节点S(Xm,Yn)对于不同的节点会传递不同数量的数据包，在整个网络中通过各源节点S(Xm,Yn)产生的数据包的总和最多的中间节点就是影响整个片上网络性能的片上网络瓶颈节点。本专利技术公开的片上网络限流系数的精确量化方法的基本思想是片上网络中每一个源节点S根据该源节点S获取的该源节点S至目标节点D的路径中的瓶颈节点进行精确的限流。如图1所示，本专利技术公开的片上网络限流系数的精确量化方法包括如下步骤：S1、源节点查找以该源节点和目标节点为对角线顶点的矩形RSD(Rectangledefinedby‘Source’nodeand‘Destination’node)范围内该源节点至目标节点的路由中的所有瓶颈节点；S2、源节点获取瓶颈节点的拥塞值；S3、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到限流系数，从而根据限流系数进行精确限流，控制片上网络的拥塞状态。其中，如果片上网络中有多个源节点，则每一个源节点都执行步骤S1至S3，得到各源节点自身的限流系数，从而进行精确限流，控制片上网络的拥塞状态。对某个源节点来说，其获取的拥塞节点不一定是瓶颈节点，所查找到的瓶颈节点也未必处于拥塞状态。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片上网络限流系数的精确量化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、源节点查找以该源节点和目标节点为对角线顶点的矩形RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的所有瓶颈节点；S2、源节点获取瓶颈节点的拥塞值；S3、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到限流系数。

【技术特征摘要】
1.一种片上网络限流系数的精确量化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、源节点查找以该源节点和目标节点为对角线顶点的矩形RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的所有瓶颈节点；S2、源节点获取瓶颈节点的拥塞值；S3、源节点根据瓶颈节点的拥塞值计算得到限流系数。2.根据权利要求1所述的片上网络限流系数的精确量化方法，其特征在于，步骤S1包括如下子步骤：S1.1、源节点计算RSD范围内该源节点至目标节点的路由中的每一个中间节点的正向路径计数值和反向路径计数值，标记出所有的可用中间节点；S1.2、计算源节点对可用中间节点的贡献值；S1.3、将贡献值最大的可用中间节点作为该源节点至目标节点的路由的瓶颈节点。3.根据权利要求2所述的片上网络限流系数的精确量化方法，其特征在于，步骤S1.1中标记出所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏智，王强，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11