基于拓扑重构和路径规划的Torus网络容错方法技术

本发明专利技术公开了一种基于拓扑重构和路径规划的Torus网络容错方法，以解决航空电子系统中TT消息在Torus网络发生故障时的重调度问题。该方法一方面改进了Torus结构使其支持拓扑重构；是在改进Torus网络结构的每个节点－区域块增加一个处理单元DPE和一个路由器DR；另一方面将节点繁忙度作为待调度TT消息获取最短路径及备选路径的依据，然后按照最短路径依次搜索能容纳当前TT消息传输的最早的连续空闲时间长度。本方法将片上系统拓扑结构的静态冗余和动态重构相结合，提高了Torus网络的可靠性，从而缩短了发生故障时TT消息的重调度时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
基于拓扑重构和路径规划的Torus网络容错方法


[0001]本专利技术涉及航空电子片上网络的容错方法，更特别地说，是指一种基于拓扑重构和路径规划的Torus网络的容错方法。本专利技术针对的是航空电子片上网络，其网络结构采用了Torus网络构型。

技术介绍

[0002]随着分布式综合模块化航空电子系统(Distributed Integrated Modular Avionics，DIMA) 体系的提出以及集成电路技术的发展，未来航空电子系统将朝着以芯片实现的微小型智能组件的方向发展。其中，跨域微小型智能组件(比如传感器、微控制器、数字信号处理单元等)的互连网络称为芯片间网络；单一芯片上多核之间的互联网络称为片上网络(Network
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on
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chip，NoC)。航空电子系统对可靠性要求较高，因此提高航空电子时间触发片上网络的容错性是确保其能应用于航空电子系统的前提条件。如图1所示的航空电子系统的体系结构，片上系统(SoC)是执行某种特定功能的模块；片上系统(SoC)之间通过TTE等有线网络互连；单一芯片上多核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑重构和路径规划的Torus网络容错方法，其特征在于有下列步骤：步骤一：对Torus网络结构进行区域划分；执行步骤二；采用区域块划分条件进行Torus网络结构的节点－区域块划分；按照行节点数Row及列节点数Col进行，其中Row和Col均为大于2的整数；步骤二：在改进Torus网络结构中设置区域块－处理单元和区域块－路由器；执行步骤三；节点－区域块划分完以后，每个节点－区域块中心设置一个区域块－处理单元DPE和区域块－路由器DR，所述DPE和所述DR的特点是在无故障时均处于休眠状态；在节点－区域块内部，每个DR通过一个5选1的复用器MUX选择与四个本地处理单元PE之一或DPE建立数据链路；在节点－区域块内部，每个DPE通过一个5选1的复用器MUX选择与四个本地路由器R之一或DR建立数据链路；每个R可以跟本地处理单元PE或DPE进行数据的收发；每个PE可以跟本地路由器R或DR进行数据的收发；DR与四个R之间都有链路相连，可代替节点－区域块内任意一个故障的R继续工作；DPE中事先备份四个PE中的处理任务，可代替节点－区域块内任意一个故障的PE继续工作，所有多路复用器MUX的信号均由控制器产生；本地路由器R上还设有拓扑重构开关TRS；所述的拓扑重构开关TRS由若干个多路复用器MUX及一条环型链路组成，多路复用器MUX的控制信号由控制器产生，无故障时，拓扑重构开关TRS处于休眠状态，仅起到数据链路的作用；当R发生故障时，原本传向故障的R的数据包会通过其外层的拓扑重构开关TRS传向DR，从DR传过来的数据包则通过TRS绕过故障的R传向其他路由器；步骤三：根据故障信息进行拓扑重构；若拓扑重构后仍存在故障执行步骤四；步骤301：利用内建自测试机制对改进Torus网络结构中的故障进行定位，并将故障信息发送给控制器；执行步骤302；步骤302：控制器接收到故障信息后进行判断；若仅发生本地处理单元PE故障，则执行步骤303；若仅发生本地路由器R故障，则执行步骤304；若同时发生PE和R故障，则依次执行步骤303及304；步骤303：控制器将控制信号发送到相应的多路复用器MUX，使原本与故障的PE连接的本地路由器与区域块－处理单元DPE建立数据链路；所述DPE事先对当前节点－区域块内所有的本地处理单元的任务进行备份，根据故障的位置选择执行哪个本地处理单元的任务；步骤304：故障的R外围的拓扑重构开关TRS接收到多路复用器MUX的控制信号后，使原本与故障的R连接的本地处理单元与区域块－路由器DR建立数据链路；原本与故障的R直接相连的其他路由器通过TRS与区域块－路由器DR相连；任意一条TT消息为一个五元组信息表示，记为TTINF＝[tt.src,tt.dest,tt.length,tt.period,tt.hop]；tt.src表示TT消息的源节点编号；tt.dest表示TT消息的目的节点编号；
tt.length表示TT消息的帧长，通常为64～1518B(B为字节单位)；tt.period表示TT消息的周期；tt.hop表示TT消息的最短路径的跳数；其中，与TTINF＝[tt.src,tt.dest,tt.length,tt.period,tt.hop]中前四个元素相比，所述tt.hop并非消息的固有属性，需要在确定拓扑的行数和列数之后根据源节点和目的节点求得；并且，tt.hop恒大于0，即不允许源节点和目的节点为同一个节点；步骤四：对待调度TT消息进行路径规划并依次增量化调度执行步骤五；步骤401，计算TT消息最短路径跳数；计算每条TT消息从源节点到目的节点中仅包括普通直连链路的最短路径的跳数，计算方法为：任意两个节点node
a,b
与node
c,d
之间包括直连链路的最短路径的跳数h为：abs(a
‑
c)+abs(c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚军，李国梁，阎冬，李峭，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：