适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，包括：路由器，用于对接收的逻辑微片数据进行路由计算、交换和转发，该路由器具有：多个路由器接口，用于与其他片上路由器直接相连接；１或２个本地网络接口，用于隔离片上网络与片内处理单元，进行数据类型的转换，并连接路由器与片内处理单元；以及１个或多个片间网络接口，用于对片外数据和路由网络数据进行转换，并通过高速串化解串模块与片外的第三方芯片相连接，或者与同类型的片外网络芯片上的片间网络接口对接。利用本发明专利技术，对于不同的接口或协议类型，只需要对网络接口单元进行配置即可实现连接，易于多核处理器片上和片间以统一的方法进行扩展，可以实现对收发数据进行校验检测，提高了传输的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多核处理器的扩展
，尤其是一种适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置。
技术介绍
随着大规模集成电路的不断发展以及各种高端应用对系统性能要求的不断提高， 仅仅依靠单一内核处理器的性能已经显得力不从心，于是多核处理器的发展越来越为人们 所关注。随着工艺水平的不断提高，处理器技术已经逐渐向拥有更多内核的处理器结构上 发展。 然而随着系统中处理器数量的不断增长，现在普遍采用的总线结构将无法满足系 统内部的通信要求，取而代之的是一种NOC(片上网络)技术。NOC技术是在一个基于路由 结构的网络上进行包交换来支持片上核之间的通信。由于处理器的应用环境不是唯一和固 定的，处理器除了要和片上其他处理器核通信外，还需要和外部各种设备通信，因此要求多 核处理器的结构具有很强的可扩展的能力。另一方面，信息传输的可靠性也是决定通信效 率高低的重要因素，而这些信息的传递都是由N0C的路由装置完成的。 目前常用的N0C路由装置为传统的具有5个双向端口路由器，5个端口分别是东、 南、西、北和本地接口。前四个端口分别和四个方向相邻的路由器相接，本地端口和本地的 处理器接口相连。5个端口使用相同的信号定义。通常所采用的路由方法是把需要传输的 数据打包，加上头尾信息以后分成若干f lit (逻辑微片)发送出去，再由路由装置按照一定 的路由策略对逻辑微片进行传输。 传统的路由装置只负责数据包的传递，而不管数据的格式和类型。但是通常情况 下，片上处理器核之间的数据包传递协议和芯片与芯片间的数据包传递协议往往是不同 的，为了满足这不同的数据协议就要求片上的处理器节点在设计时依照协议要求进行设 计。 一旦传输协议有所不同，那就意味着需要重新设计处理器节点以满足应用，从而带来大 量的额外工作。另一方面，传统的片上网络中的数据打包只是简单的对数据进行分段，并加 上头尾信息后便发送出去， 一旦传输过程中发生错误，接收端也无从得知，影响了传输的可 靠性。因此需要探索一种新的传输方法和装置来克服传统路由中的这些缺点，从而达到能 高可靠的、便于应用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置。
技术实现思路
( — )要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术主要解决了现有NOC中路由结构可靠性低，不易于多核处理器片上和片间以统一的方法进行扩展的问题，提出了一种可靠的适用于多核处理器片上和片 间扩展的路由及接口装置，该装置主要1个到两个本地网络接口单元、一个或多个可以配置的片间网络接口 (NI)单元和一个可以和各个方向连通的路由器组成，在内部增加了循 环冗余(CRC)检测机制。 ( 二 )技术方案 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下 —种适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，该装置包括 路由器，用于对接收的逻辑微片数据进行路由计算、交换和转发，该路由器具有多个路由器接口，用于与其他片上路由器直接相连接； l或2个本地网络接口，用于隔离片上网络与片内处理单元，进行数据类型的转 换，并连接路由器与片内处理单元； 1或多个片间网络接口，其数目根据片间扩展所需要的最大传输通道数确定；用 于对片外数据和路由网络数据进行转换，并通过高速串化/解串(SerDes)模块与片外的第 三方芯片相连接，或者与同类型的片外网络芯片上的片间网络接口对接，从而实现片间网 络扩展。 上述方案中，当本地节点有数据要送出，则数据经过本地网络接口打包后送至路 由器，再通过路由器的多个路由器接口中的某一个路由器接口发送到片上网络或者片间网 络；当片上网络上若干个方向上有数据要送到本地节点上，则数据通过路由器送到本地网 络接口 ，再由本地网络接口进行解析拆包后送到本地片内处理单元。 上述方案中，所述路由器包括多个输入通道、多个虚拟通道、多个仲裁单元、一个 交叉开关、多个输出通道、一个分配单元、一个路由计算单元、一个路由器状态寄存器与控 制器和一个信用量计算单元；其中， 路由器通过多个输入通道接收到逻辑微片数据，将接收的逻辑微片数据存放在不同的虚拟通道内，每个输入通道被分配若干个虚拟通道，用于提高网络效率； 路由计算单元使用某种路由算法对虚拟通道里的逻辑微片数据进行路由计算，并通知路由器状态寄存器与控制器控制路由器里逻辑微片数据的转发； 仲裁单元控制与每个输入通道对应的若干虚拟通道的输出，该输出与交叉开关相 连接； 交叉开关根据分配单元确定的某种分配算法交换输入的逻辑微片数据，最后通过 多个输出通道输出； 信用量计算单元根据路由器状态寄存器与控制器的信息，输出信用量数据，并把 输入信用量数据处理信息提供给路由状态寄存器与控制器； 路由器状态寄存器与控制器接收信用量计算单元的信息和路由计算单元的信息， 控制仲裁单元与分配单元的行为。 上述方案中，所述本地网络接口是本地节点数据类型与片上网络传输数据类型 转换的一个桥梁，由输入通道和输出通道构成，输出通道用于将片上处理器传来的传输层 数据根据一定的协议和规则进行分割，转化成片上网络传输所用的逻辑微片数据输出到网 络；输入通道用于将片上网络传输所用的逻辑微片数据按照一样的规则转化成本地节点数 据类型。 上述方案中，所述本地网络接口包括 配置及状态寄存器，用于存放控制信息、协议解析信息和中断信息； 输入队列单元，用于进行数据缓冲和不同时钟域的隔离； 输入及输出数据包双端口存储单元，用于储存需要进行传送的一个完整数据包的数据信息； 输入及输出状态机和控制逻辑单元，用于解析协议和接收到逻辑微片类型； 输入及输出检错校验单元，用于对输出的数据进行加扰，以及对接收的数据进行 循环冗余检测校验；以及 总线控制单元，用于完成总线控制。 上述方案中，输入通道由输入队列单元、输入数据包双端口存储器单元、输入检错校验单元、输入状态机和控制逻辑单元、配置及状态寄存器，以及总线控制单元构成，从片上网络输入进来的逻辑微片经过通道选择输出到虚通道的数据队列，队列给输入状态机和控制逻辑输出空满的信号，读写输入信号由输入状态机和控制逻辑输出，控制队列的数据输入输出，并输出给输入数据存储器；输入数据存储器是异步的，用来缓存数据包并隔离不同的时钟域，存储过程由输入状态机和控制逻辑的输出控制，输入存储器并把自身的状态输出给输入状态机和控制逻辑，同时存储器还能输出给输入检错校验单元数据，进行循环冗余的校验；当校验完毕后，输入检错校验会输出状态信号给输入状态机和控制逻辑，以通知校验正确或者数据包有错；输入状态机和控制逻辑，接收各个模块的状态信号并控制各个模块传输数据，当有校验完成信号时，将通过和总线控制单元完成总线控制，若接收是控制信号或操作应答信号，则启动中断信号int_n使得处理器读取数据并操作；如果是大块数据，接收完毕后通知总线控制单元启动DMA传输数据；输入状态机和控制逻辑同时会根据输入队列的状态向本地网络接口单元外部输出信用量信号给外接的路由单元。 上述方案中，所述输出通道由总线控制单元、输出数据包存储器、输出检错单元、输出状态机和控制逻辑，以及配置及状态寄存器构成；输出状态机和控制逻辑收到总线控制单元的输入，当有数据传输的命令时，若本地网络接口目前空闲，则可以接收数据，输出状态机控制逻辑按照配置及状态寄存器中输入的协议信息和状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其特征在于，该装置包括：路由器，用于对接收的逻辑微片数据进行路由计算、交换和转发，该路由器具有：多个路由器接口，用于与其他片上路由器直接相连接；１或２个本地网络接口，用于隔离片上网络与片内处理单元，进行数据类型的转换，并连接路由器与片内处理单元；１或多个片间网络接口，其数目根据片间扩展所需要的最大传输通道数确定，用于对片外数据和路由网络数据进行转换，并通过高速串化／解串ＳｅｒＤｅｓ模块与片外的第三方芯片相连接，或者与同类型的片外网络芯片上的片间网络接口对接，实现片间网络扩展。

【技术特征摘要】
一种适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其特征在于，该装置包括路由器，用于对接收的逻辑微片数据进行路由计算、交换和转发，该路由器具有多个路由器接口，用于与其他片上路由器直接相连接；1或2个本地网络接口，用于隔离片上网络与片内处理单元，进行数据类型的转换，并连接路由器与片内处理单元；1或多个片间网络接口，其数目根据片间扩展所需要的最大传输通道数确定，用于对片外数据和路由网络数据进行转换，并通过高速串化/解串SerDes模块与片外的第三方芯片相连接，或者与同类型的片外网络芯片上的片间网络接口对接，实现片间网络扩展。2. 根据权利要求1所述的适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其特 征在于，当本地节点有数据要送出，则数据经过本地网络接口打包后送至路由器，再通过路由 器的多个路由器接口中的某一个路由器接口发送到片上网络或者片间网络；当片上网络上若干个方向上有数据要送到本地节点上，则数据通过路由器送到本地网 络接口 ，再由本地网络接口进行解析拆包后送到本地片内处理单元。3. 根据权利要求1所述的适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其特 征在于，所述路由器包括多个输入通道、多个虚拟通道、多个仲裁单元、一个交叉开关、多个 输出通道、一个分配单元、一个路由计算单元、一个路由器状态寄存器与控制器和一个信用 量计算单元；其中，路由器通过多个输入通道接收到逻辑微片数据，将接收的逻辑微片数据存放在不同的 虚拟通道内，每个输入通道被分配若干个虚拟通道，用于提高网络效率；路由计算单元使用某种路由算法对虚拟通道里的逻辑微片数据进行路由计算，并通知 路由器状态寄存器与控制器控制路由器里逻辑微片数据的转发；仲裁单元控制与每个输入通道对应的若干虚拟通道的输出，该输出与交叉开关相连接；交叉开关根据分配单元确定的某种分配算法交换输入的逻辑微片数据，最后通过多个 输出通道输出；信用量计算单元根据路由器状态寄存器与控制器的信息，输出信用量数据，并把输入 信用量数据处理信息提供给路由状态寄存器与控制器；路由器状态寄存器与控制器接收信用量计算单元的信息和路由计算单元的信息，控制 仲裁单元与分配单元的行为。4. 根据权利要求l所述的适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其 特征在于，所述本地网络接口是本地节点数据类型与片上网络传输数据类型转换的一个桥 梁，由输入通道和输出通道构成，输出通道用于将片上处理器传来的传输层数据根据一定 的协议和规则进行分割，转化成片上网络传输所用的逻辑微片数据输出到网络；输入通道 用于将片上网络传输所用的逻辑微片数据按照一样的规则转化成本地节点数据类型。5. 根据权利要求1所述的适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置，其特 征在于，所述本地网络接口包括配置及状态寄存器，用于存放控制信息、协议解析信息和中断信息；输入队列单元，用于进行数据缓冲和不同时钟域的隔离；输入及输出数据包双端口存储单元，用于储存需要进行传送的一个完整数据包的数据 信息；输入及输出状态机和控制逻辑单元，用于解析协议和接收到逻辑微片类型； 输入及输出检错校验单元，用于对输出的数据进行加扰，以及对接收的数据进行循环 冗余检测校验；以及总线控制单元，用于完成总线控制。6. 根据权利要求4和5所述的适用于多核处理器片上和片间扩展的路由及接口装置， 其特征在于，所述输入通道由输入队列单元、输入数据包双端口存储器单元、输入检错校验 单元、输入状态机和控制逻辑单元、配置及状态寄存器，以及总线控制单元构成，从片上网 络输入进来的逻辑微片经过通道选择输出到虚通道的数据队列，队列给输入状态机和控制 逻辑输出空满的信号，读写输入信号由输入状态机和控制逻辑输出，控制队列的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁利平，王志君，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]