一种环形缓冲自适应片上网络路由器制造技术

本发明专利技术涉及电子技术领域，特别涉及一种环形缓冲自适应片上网络路由器，该路由器包括输入通道、缓冲管理寄存器组、数据选择器、环形缓冲器、数据包解码器、交叉开关矩阵和输出通道，所述输入通道和输出通道均设有5个，输入通道通过交叉开关矩阵与环形缓冲器相连，环形缓冲器通过数据选择器与输出通道相连，所述输入通道和输出通道内的缓冲资源相互形成一个环，所述数据选择器通过缓冲管理寄存器组与交叉开关矩阵相连，本发明专利技术实现了路由器中所有通道的缓存资源相互共享，环形缓冲结构的路由器对提高网络性能有着明显的效果，在经历重中度网络通信时，甚至当网络负载开始接近饱和的时候，环形缓冲结构的路由器能够有效的降低消息的延迟。

A ring buffer adaptive network router on chip

【技术实现步骤摘要】
一种环形缓冲自适应片上网络路由器
本专利技术涉及电子
，具体涉及一种环形缓冲自适应片上网络路由器。
技术介绍
一个片上网络(NOC)结构的芯片由各种嵌入式内核通过专用的信号线与芯片网络中的各个路由器相连，并进行数据包的路径选择，这些嵌入式内核可以是DSP、处理器、存储器、外设控制器和常用逻辑设备等，在当前的片上网络系统中，系统资源不能被充分利用，导致了资源的极大浪费，片上网络中一个最主要的饥饿资源是路由缓冲区，而且，一个片上路由器占用的面积主要是路由缓冲区的面积，因此，在构建高性能和资源节约型的片上系统过程中，缓冲区结构设计起着关键性的作用。为了实现高通信率情况下，系统能够高效地利用所有的缓冲资源，基于2DMesh拓扑结构提出了一种新的缓冲结构的路由器，该路由器能够根据网络的通信需求，动态调整缓冲深度，实现各个通道缓冲资源的相互共享.虽然是基于2DMesh拓扑结构提出并进行相应的性能评估,但是，只要拥有无死锁的路由算法作保证，该路由器结构仍然适用于其他拓扑结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种环形缓冲自适应片上网络路由器，设计一种灵活的环形缓冲区结构的路由器，该路由器能根据每个通道运行时的通信率自适应调整缓冲区的大小，实现了路由器中所有通道的缓存资源相互共享，环形缓冲结构的路由器对提高网络性能有着明显的效果。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术所述的一种环形缓冲自适应片上网络路由器，该路由器包括输入通道、缓冲管理寄存器组、数据选择器、环形缓冲器、数据包解码器、交叉开关矩阵和输出通道，所述输入通道和输出通道均设有5个，输入通道通过交叉开关矩阵与环形缓冲器相连，环形缓冲器通过数据选择器与输出通道相连，所述输入通道和输出通道内的缓冲资源相互形成一个环，所述数据选择器通过缓冲管理寄存器组与交叉开关矩阵相连。在上述方案基础上优选，所述缓冲管理寄存器组分为五行三列，五行分为East通道、North通道、West通道、South通道和Local通道，三列分为起始缓冲通道、结束缓冲通道和通道缓冲区数据包数量。在上述方案基础上优选，每个输入通道分别通过数据选择器与缓冲管理寄存器的三列相连，分别存储每个通道缓冲区的起始地址和末尾地址以及相应通道缓冲区中数据包的数量。在上述方案基础上优选，路由器中各个通道缓冲器的深度能够根据通道通信率的需求逆时针移动缓冲位置并进行自适应调整，同时各个寄存器的内容也会自动的更新。在上述方案基础上优选，数据包解码器解码得到输入数据包的目标地址后，控制器控制数据选择器直接将微片传输到相应的输出通道。采用上述结构后，本专利技术有益效果为：本专利技术设计一种灵活的环形缓冲区结构的路由器，该路由器能根据每个通道运行时的通信率自适应调整缓冲区的大小，实现了路由器中所有通道的缓存资源相互共享，环形缓冲结构的路由器对提高网络性能有着明显的效果，在经历重中度网络通信时，甚至当网络负载开始接近饱和的时候，环形缓冲结构的路由器能够有效的降低消息的延迟。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；附图标记说明：1-输入通道；2-缓冲管理寄存器组；3-数据选择器；4-环形缓冲器；5-数据包解码器；6-交叉开关矩阵；7-输出通道；200-East通道；201-North通道；202-West通道；203-South通道；204-Local通道；205-Local通道；206-起始缓冲通道；207-结束缓冲通道；208-通道缓冲区数据包数量；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的一种环形缓冲自适应片上网络路由器，该路由器包括输入通道1、缓冲管理寄存器组2、数据选择器3、环形缓冲器4、数据包解码器5、交叉开关矩阵6和输出通道7，所述输入通道1和输出通道7均设有5个，输入通道1通过交叉开关矩阵6与环形缓冲器4相连，环形缓冲器4通过数据选择器3与输出通道7相连，所述输入通道1和输出通道7内的缓冲资源相互形成一个环，所述数据选择器3通过缓冲管理寄存器组2与交叉开关矩阵6相连。进一步，所述缓冲管理寄存器组4分为五行三列，五行分为East通道200、North通道201、West通道202、South通道203和Local通道204，三列分为起始缓冲通道205、结束缓冲通道206和通道缓冲区数据包数量207。进一步，每个输入通道1分别通过数据选择器3与缓冲管理寄存器组2的三列相连，分别存储每个通道缓冲区的起始地址和末尾地址以及相应通道缓冲区中数据包的数量。进一步，路由器中各个通道缓冲器的深度能够根据通道通信率的需求逆时针移动缓冲位置并进行自适应调整，同时各个寄存器的内容也会自动的更新。进一步，数据包解码器解码5得到输入数据包的目标地址后，控制器控制数据选择器3直接将微片传输到相应的输出通道。本专利技术从缓冲区结构及管理的角度出发，考虑NOC的功耗和面积开销等制约因素的同时，设计了一种能够充分缓利用缓冲资源的环形缓冲结构的自适应路由器，当某个通道上通信率很高时，在2DMesh拓扑结构的网络中，可以增加其缓冲区深度高达五倍。本专利技术为了确保缓冲通道移动时具有充分的灵活性，在输入通道和环形缓冲区之间部署了一个交叉开关以实现环型缓冲单元与输入通道的连接，当输入通道有可用的缓存空间时，将被分配给输入数据包的头微片，数据包解码器解码得到输入数据包的目标地址后，控制器控制数据选择器MUX直接将缓存通道中的微片传输到相应的输出通道，直到将缓存中存储的数据包的最后一个微片被路由为止。本专利技术如果路由器东边端口分配的缓冲空间已满，控制器将按逆时针方向检查其他通道分配的缓冲资源，从而确定环形缓冲区中的空闲单元，假如控制器检测到北通道有空闲的空间，则北通道将立即为东边的输入数据腾出缓冲空间并移入东边存储的数据包，同时两个通道缓冲区的缓冲管理寄存器也将根据环形缓冲区的移动而更新；同样，如果控制器首次发现空闲缓冲空间在西部通道，则东部，北部和西部缓冲区都将发生移动，相应通道缓冲管理寄存器也都将被更新，路由器通过这种方法，可以确保适应输入数据包所需的最大空间，从而提高了NOC的服务质量。本专利技术可以和传统的路由器一样处理所有没有被阻塞的数据包，而不需要增加任何数据的移位，但是，传统的路由器需要足够的缓冲区才不会产生阻塞，而环形缓冲区结构的路由器由于其灵活性，可以通过移动输入通道缓冲单元而增加缓冲深度，因此相对于静态路由器来说，环形缓冲区在本输入通道缓存充足的情况下不会增加缓冲区的移位，只有当本方向输入缓冲区不足时，才会发生额外的移位，而当本方向输入缓冲区不足时，静态路由器将拒绝继续传入数据包，从而导致阻塞的发生。本专利技术设计一种灵活的环形缓冲区结构的路由器，该路由器能根据每个通道运行时的通信率自适应调整缓冲区的大小，实现了路由器中所有通道的缓存资源相互共享，环形缓冲结构的路由器对提高网络性能有着明显的效果，在经历重中度网络通信时，甚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形缓冲自适应片上网络路由器，其特征在于：该路由器包括输入通道、缓冲管理寄存器组、数据选择器、环形缓冲器、数据包解码器、交叉开关矩阵和输出通道，所述输入通道和输出通道均设有5个，输入通道通过交叉开关矩阵与环形缓冲器相连，环形缓冲器通过数据选择器与输出通道相连，所述输入通道和输出通道内的缓冲资源相互形成一个环，所述数据选择器通过缓冲管理寄存器组与交叉开关矩阵相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种环形缓冲自适应片上网络路由器，其特征在于：该路由器包括输入通道、缓冲管理寄存器组、数据选择器、环形缓冲器、数据包解码器、交叉开关矩阵和输出通道，所述输入通道和输出通道均设有5个，输入通道通过交叉开关矩阵与环形缓冲器相连，环形缓冲器通过数据选择器与输出通道相连，所述输入通道和输出通道内的缓冲资源相互形成一个环，所述数据选择器通过缓冲管理寄存器组与交叉开关矩阵相连。


2.根据权利要求1所述的一种环形缓冲自适应片上网络路由器，其特征在于：所述缓冲管理寄存器组分为五行三列，五行分为East通道、North通道、West通道、South通道和Local通道，三列分为起始缓冲通道、结束缓冲通道和通道缓冲区数据包数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：石门依云电子商务有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43