CN102647303B - 一种数据传输链路动态自愈机制的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数据传输链路动态自愈机制的设计方法，传输链路故障自愈的特性，主要是指通过芯片内部设计实现物理链路传输宽度可以根据链路的实际状态降级使用，摈弃发生故障的物理链路；物理链路的动态重构的特性，主要是指在系统运行过程中，当物理链路发生故障时动态发起复位机制，并保护系统当前场景，启动链路降级，而不影响系统运行；故障判定与复位发起的特性，主要是指通过数据校验验证数据传输的正确性，当错误数据达到一定规模则判定为链路故障，通过向自身物理层发起复位，同时向发送方物理层发起带内复位，实现故障判定并保持传输链路同步。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域, 具体地说是一种数据传输链路动态自愈机制的设计方法。
背景技术
随着集成电路技术的飞速发展，高性能计算机系统越来越成为行业发展的基本特征，这就提出了对计算机系统内部的带宽要求。高带宽的设计要求，一方面增加了高速信号设计难度，需要实现高效的传输机制，以保证系统内部数据传输；另一方面也使系统硬件设计陷入了多通道高速信号设计的困境中，单通道10GT/s以上的传输速率为硬件设计提出了极高的挑战。因此采用高可靠的数据链路传输机制是保证高性能计算机系统的关键技术之一，采用多通道的传输机制，并且实现链路传输通道自愈机制可以有效保证链路传输的可靠性，减少硬件设计缺陷带来的设计故障，同时也减少因生产工艺的影响所带来的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种数据传输链路动态自愈机制的设计方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，充分考虑硬件设计和制造工艺对数据传输链路的影响，采用链路动态自愈的修复方法，通过芯片内部校验逻辑、复位逻辑、故障判定逻辑的逻辑功能设计，实现数据传输链路的高可用性，降低设计研发成本，数据传输链路动态自愈机制的设计包括：1）链路多通道传输降级的方式，2）系统物理传输链路动态重构设计；3）故障判定与复位发起方式；其中：
1）链路多通道传输降级的方式；是当链路发生故障时，物理传输链路可以摈弃发生故障的链路，将多通道传输链路重构为原传输宽度的1/2、1/4、1/8，通过故障判定逻辑确认故障链路的存在，发起系统场景保护和传输物理层复位，使传输链路动态重构为降级传输宽度，而不影响系统运行；
2）系统物理传输链路动态重构设计；在系统运行过程中，数据由发送方的链路层、物理层，经过物理通道到达接收方的物理层、链路层，并且在接收方接受到数据之后进行数据校验，当错误数据达到一定的规模，则系统认为某一条或者某几条传输链路发生故障，并进行故障定位，假设通道“0”发生故障，此时芯片内部逻辑触发场景保护逻辑，保存当前的系统状态，同时发起底层物理层复位，为了保持传输链路发送方和接收方的同步，该复位信号同时被传达给数据发送方的物理层，执行复位动作，复位过程中多通道链路摈弃通道“0”所在的1/2传输宽度部分，重新初始化完成的多通道链路的传输宽度仅为原来的1/2，即通道“4”、通道“5”、通道“6”、通道“7”，并且继续调用先前保护的系统场景继续运行；
如果故障判定逻辑再次判定某条或者某些通道发生故障，则继续实施同样的传输链路自愈机制保证链路的可用性，包括再次判定的故障通道为通道“4”，那么传输链路再次初始化完成，并摈弃故障通道之后的传输通道为通道“6”、通道“7”；
3）故障的判定与复位发起方式；是在芯片内部实现数据校验逻辑，以此判定传输链路的可用性，当传输链路无故障时，传输数据经由接收方的物理层、链路层等发送给上层逻辑，当发生故障时则发起底层复位，并将复位信号发送给发送方的物理层，以此保证传输链路同步。
本发明的有益效果是：传输链路故障自愈的特性，主要是指通过芯片内部设计实现物理链路传输宽度可以根据链路的实际状态降级使用，摈弃发生故障的物理链路；物理链路的动态重构的特性，主要是指在系统运行过程中，当物理链路发生故障时动态发起复位机制，并保护系统当前场景，启动链路降级，而不影响系统运行；故障判定与复位发起的特性，主要是指通过数据校验验证数据传输的正确性，当错误数据达到一定规模则判定为链路故障，通过向自身物理层发起复位，同时向发送方物理层发起带内复位，实现故障判定并保持传输链路同步。这种数据传输链路动态自愈机制通过芯片级的逻辑设计实现了物理传输链路的故障诊断与修正机制，大大提高了系统的可用性，弥补了硬件设计或者工艺制造所带来的缺陷，因而具有非常广阔的发展前景，具有很高的技术价值。
附图说明
图1是单通道数据传输流图；
图2是多通道数据传输链路自愈结构图；
图3是数据传输链路动态自愈机制复位触发。
具体实施方式
参照说明书附图对本发明的内容以模拟发生链路传输故障，并且采用链路动态自愈机制修复的方式来描述这一结构的实现过程。
正如发明内容中所描述的，本发明中数据传输链路动态自愈的修复方法主要包括：1）链路多通道传输降级的方式；2）物理链路的动态重构方式；3）故障判定与复位发起方式，其中：
1）链路多通道传输降级的方式；是当链路发生故障时，物理传输链路可以摈弃发生故障的链路，将多通道传输链路重构为原传输宽度的1/2、1/4、1/8等，通过故障判定逻辑确认故障链路的存在，发起系统场景保护和传输物理层复位，使传输链路动态重构为降级传输宽度，而不影响系统运行；
2）在系统运行过程中，数据由发送方的链路层、物理层，经过物理通道到达接收方的物理层、链路层，并且在接收方接受到数据之后进行数据校验，当错误数据达到一定的规模，则系统认为某一条或者某几条传输链路发生故障，并进行故障定位，假设通道“0”发生故障，此时芯片内部逻辑触发场景保护逻辑，保存当前的系统状态，同时发起底层物理层复位，为了保持传输链路发送方和接收方的同步，该复位信号同时被传达给数据发送方的物理层，执行复位动作，复位过程中多通道链路摈弃通道“0”所在的1/2传输宽度部分，重新初始化完成的多通道链路的传输宽度仅为原来的1/2，即通道“4”、通道“5”、通道“6”、通道“7”，并且继续调用先前保护的系统场景继续运行；
如果故障判定逻辑再次判定某条或者某些通道发生故障，则继续实施同样的传输链路自愈机制保证链路的可用性，例如再次判定的故障通道为通道“4”，那么传输链路再次初始化完成，并摈弃故障通道之后的传输通道为通道“6”、通道“7”。
3）故障的判定与复位发起主要是在芯片内部实现数据校验逻辑，以此判定传输链路的可用性，当传输链路无故障时，传输数据经由接收方的物理层、链路层等发送给上层逻辑，当发生故障时则发起底层复位，并将复位信号发送给发送方的物理层，以此保证传输链路同步。
本发明的结构设计主要考虑多通道高速信号设计和传输的影响，采用数据传输链路动态降级自愈的特殊设计方式，以提高系统的可靠性。本发明的结构设计方法是在芯片内部多通道设计时将多传输通道设计为可降级使用，并且通过系统底层传输结构动态复位的方式实现多通道的降级传输，这是根据链路传输特性和芯片体系结构的特点提出来的。因为高性能计算机系统中高带宽的设计要求导致系统内部互连带宽极高，因此芯片间互连链路信号传输速率极高，采用多通道的传输方式才能达到高带宽的设计要求，但是高速信号传输的硬件设计不可避免的存在设计缺陷，同时硬件生产制造的过程中也不可避免的存在缺陷，因此为了提高系统的可用性在芯片级设计链路的动态自愈机制，可有效提高系统的可用性，当链路发生故障时可动态重构为低传输宽度的传输链路。链路的动态重构自愈机制通过数据传输控制机制发起底层物理层复位来实现，以此保证系统的动态重构，进一步提高了系统的可用性与可靠性。当通过判断逻辑判定物理链路不可用时，启动复位机制，而传输链路上层启动保护机制，保护当前的系统场景，复位机制使底层物理层产生复位，使传输链路降级使用，同时将复位行为发送给远端物理层，以保持传输链路同步。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (1)
1.一种数据传输链路动态自愈机制的设计方法, 其特征在于充分考虑硬件设计和制造工艺对数据传输链路的影响，采用链路动态自愈的修复方法，通过芯片内部校验逻辑、复位逻辑、故障判定逻辑的逻辑功能设计，实现数据传输链路的高可用性，降低设计研发成本，数据传输链路动态自愈机制的设计包括：1）链路多通道传输降级的方式，2）系统物理传输链路动态重构设计；3）故障判定与复位发起方式；其中：
1）链路多通道传输降级的方式；是当链路发生故障时，物理传输链路可以摈弃发生故障的链路，将多通道传输链路重构为原传输宽度的1/2、1/4、1/8，通过故障判定逻辑确认故障链路的存在，发起系统场景保护和传输物理层复位，使传输链路动态重构为降级传输宽度，而不影响系统运行；
2）系统物理传输链路动态重构设计；在系统运行过程中，数据由发送方的链路层、物理层，经过物理通道到达接收方的物理层、链路层，并且在接收方接受到数据之后进行数据校验，当错误数据达到一定的规模，则系统认为某一条或者某几条传输链路发生故障，并进行故障定位，当通道“0”发生故障，此时芯片内部逻辑触发场景保护逻辑，保存当前的系统状态，同时发起底层物理层复位，为了保持传输链路发送方和接收方的同步，发起底层物理层复位的信号同时被传达给数据发送方的物理层执行复位动作，复位过程中多通道链路摈弃通道“0”所在的1/2传输宽度部分，重新初始化完成的多通道链路的传输宽度仅为原来的1/2，即通道“4”、通道“5”、通道“6”、通道“7”，并且继续调用先前保护的系统场景继续运行；
当故障判定逻辑再次判定某条或者某些通道发生故障，则继续实施同样的传输链路自愈机制保证链路的可用性，包括再次判定的故障通道为通道“4”，那么传输链路再次初始化完成，并摈弃故障通道之后的传输通道为通道“6”、通道“7”；
3）故障的判定与复位发起方式；是在芯片内部实现数据校验逻辑，以此判定传输链路的可用性，当传输链路无故障时，传输数据经由接收方的物理层、链路层发送给上层逻辑，当发生故障时则发起底层复位，并将复位信号发送给发送方的物理层，以此保证传输链路同步。
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