CN102710530A - 可配置片上网络容错方法 - Google Patents
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Abstract
可配置片上网络容错方法，涉及一种容错方法。为了解决现有软错误的容错策略功耗大和延迟高等问题。它是针对路由器结构、传输机制和数据包格式进行改进，α%的高可靠性要求数据包A选择A级可靠性容错策略和End-and-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，β%中可靠性要求数据包B选择B级可靠性容错策略和Hop-by-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，γ%低可靠性要求数据包C选择C级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据，δ%无可靠性要求数据包D选择D级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据，α%+β%+γ%+δ%=1。用于针对软错误进行容错。
Description
技术领域
本发明涉及一种容错方法，特别涉及一种可配置片上网络容错方法。
背景技术
根据ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors,国际半导体技术路线图）中的预测，到2018年，单个芯片上集成的晶体管数目将达到2560亿个。单个芯片集成的IP越来越多，传统的总线互连被片上网络NoC（Network on Chip）替代是未来的发展趋势。但是，随着芯片尺寸的减小，更容易受到串扰，电磁干扰，电子迁移等因素引起频繁的软错误，片上网络的可靠性容错成为亟待解决的问题。软错误主要是由于干扰引起的，如SEU（Single Event Upset），阿尔法射线、电子迁移，噪声等引起的路由节点或链路中数据或控制信息的暂时出错，干扰消失的时候，暂时性故障也会随之消失，即这种错误是瞬时的，通过一定机制是可以恢复的。
现有的容错算法基本都是针对硬错误的。针对软错误的容错策略，有纠错码、检错重传以及洪泛策略，但是纠错码会友巨大的硬件开销和功耗，容错能力一般；检错重传具有较高的延时；泛洪算法容错能力高，但是功耗很大，容易造成链路拥塞。本文提出的可配置片上网络容错机制，能很好的平衡功耗、延迟、容错能力并且依据用户不同的可靠性需求选择不同的容错策略。
发明内容
本发明的目的是针对现有软错误的容错策略功耗大和延迟高等问题，提供一种可配置片上网络容错方法。
可配置片上网络容错方法，它是基于路由器实现的，所述路由器包括CRC编码模块、CRC解码模块和容错机制选择模块，在输入通道内，不同可靠性数据包经过CRC编码模块编码后进入虚通道，在输出通道内，寄存器输出的数据包经CRC解码模块解码后输出，容错机制选择模块根据输入通道内的不同可靠性数据包的格式控制交叉开关选择相应的传输机制；
基于上述路由器的可配置片上网络容错方法为：
源节点发送不同可靠性数据包给可靠性等级选择器，所述不同可靠性数据包中包括α%的高可靠性要求数据包A、β%的中可靠性要求数据包B、γ%的低可靠性要求数据包C和δ%的无可靠性要求数据包D，其中α、β、γ、δ为整数，α∈(0,100)，β∈(0,100)，γ∈(0,100)，δ∈(0,100)，且α%+β%+γ%+δ%=1；
可靠性等级选择器根据数据包的种类为其选择相应的可靠性容错策略和传输机制向目的节点传输数据，所述可靠性容错策略包括A级可靠性容错策略、B级可靠性容错策略、C级可靠性容错策略和D级可靠性容错策略，所述传输机制包括End-and-Hop数据传输机制、Hop-by-Hop数据传输机制和End-to-End数据传输机制：
α%的高可靠性要求数据包A选择A级可靠性容错策略和End-and-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
β%的中可靠性要求数据包B选择B级可靠性容错策略和Hop-by-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
γ%的低可靠性要求数据包C选择C级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据，
δ%的无可靠性要求数据包D选择D级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据。
本发明的优点是：可配置片上网络容错方法，针对路由器结构、数据传输机制和数据包格式进行改进。这些特有的路由器结构、传输机制和数据包格式配合可靠性容错策略，有效减少了片上网络中由于阿尔法射线、电子迁移、噪声等外界干扰引起，路由节点或链路中数据或控制信息暂时性的可恢复的软错误。可配置片上网络容错方法能提高片上网络信息传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的可配置片上网络容错方法的路由器结构；
图2为本发明所述的可配置片上网络容错方法的不同可靠性数据包中的高可靠性要求数据包A、中可靠性要求数据包B、低可靠性要求数据包C和无可靠性要求数据包D的比例图。
图3为本发明所述的可配置片上网络容错方法的End-to-End数据传输机制；
图4为本发明所述的可配置片上网络容错方法的Hop-by-Hop数据传输机制；
图5为本发明所述的可配置片上网络容错方法的End-and-Hop数据传输机制。
图6为具体实施方式二所述的可配置片上网络容错方法的流程图。
图7为具体实施方式三所述的可配置片上网络容错方法的流程图。
图8为具体实施方式四所述的可配置片上网络容错方法的流程图。
图9为具体实施方式五所述的可配置片上网络容错方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述的可配置片上网络容错方法，它是基于路由器实现的，所述路由器包括CRC编码模块、CRC解码模块和容错机制选择模块，在输入通道内，不同可靠性数据包经过CRC编码模块编码后进入虚通道，在输出通道内，寄存器输出的数据包经CRC解码模块解码后输出，容错机制选择模块根据输入通道内的不同可靠性数据包的格式控制交叉开关选择相应的传输机制；
基于上述路由器的可配置片上网络容错方法为：
源节点发送不同可靠性数据包给可靠性等级选择器，所述不同可靠性数据包中包括α%的高可靠性要求数据包A、β%的中可靠性要求数据包B、γ%的低可靠性要求数据包C和δ%的无可靠性要求数据包D，其中α、β、γ、δ为整数，α∈(0,100)，β∈(0,100)，γ∈(0,100)，δ∈(0,100)，且α%+β%+γ%+δ%=1；
可靠性等级选择器根据数据包的种类为其选择相应的可靠性容错策略和传输机制向目的节点传输数据，所述可靠性容错策略包括A级可靠性容错策略、B级可靠性容错策略、C级可靠性容错策略和D级可靠性容错策略，所述传输机制包括End-and-Hop数据传输机制、Hop-by-Hop数据传输机制和End-to-End数据传输机制：
α%的高可靠性要求数据包A选择A级可靠性容错策略和End-and-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
β%的中可靠性要求数据包B选择B级可靠性容错策略和Hop-by-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
γ%的低可靠性要求数据包C选择C级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据，
δ%的无可靠性要求数据包D选择D级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据。
A级容错策略表示极高的的容错能力，数据信息在传输过程中保证高达99.99%的正确率；B级容错策略表示数据信息在传输过程中允许有一定的错误但是关键数据包不能出现错误；。C级容错策略表示数据信息只要能到达规定的目的节点即可，而不需保证数据信息的准确性，D级容错策略表示对数据包没有可靠性要求，对整个数据包进行备份。
本实施方式所述的End-and-Hop数据传输机制表示某端点向某节点的传输数据的机制，每跳n个节点，设置一个CRC校验检测，该CRC校验检测包括CRC编码和CRC解码；
本实施方式所述的Hop-by-Hop数据传输机制表示某节点向某节点的传输数据的机制，每跳一个节点，设置一个CRC校验检测，该CRC校验检测包括CRC编码和CRC解码；
本实施方式所述的End-to-End数据传输机制表示某端点向某端点传输数据的机制，在源节点发送的数据进行CRC编码，到达目的节点之前进行CRC解码；
具体实施方式二:结合图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，A级可靠性容错策略，它包括如下步骤：
步骤一：对α%的高可靠性要求数据包A的头部微片、数据微片和尾部微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-and-Hop数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七，若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
本实施方式还可以在步骤三中设置2份冗余备份，同时，相应的步骤五中的奇偶校验装置替换为三模冗余校验装置。
具体实施方式三:结合图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，B级可靠性容错策略，它包括如下步骤：
步骤一：β%的中可靠性要求数据包B的数据微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用Hop-by-Hop数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七，若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
本实施方式还可以在步骤三中设置2份冗余备份，同时，相应的步骤五中的奇偶校验装置替换为三模冗余校验装置。
具体实施方式四:结合图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，C级可靠性容错策略，它包括如下步骤：
步骤一：γ%的低可靠性要求数据包C的头部微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-to-End数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七；若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
本实施方式还可以在步骤三中设置2份冗余备份，同时，相应的步骤五中的奇偶校验装置替换为三模冗余校验装置。
具体实施方式五:结合图9说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，D级可靠性容错策略，它包括如下步骤：
步骤一：γ%的低可靠性要求数据包C进行CRC编码成原始数据包；
步骤二：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-to-End数据传输机制进行数据传输；
步骤三：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤四：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤五，若正确，则转入步骤六；
步骤五：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤六；若不正确，若不正确，重传数据包；
步骤六：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
本实施方式还可以在步骤二中设置2份冗余备份，同时，相应的步骤四中的奇偶校验装置替换为三模冗余校验装置。
具体实施方式六:本实施方式是对具体实施方式二所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，所述A级可靠性容错策略对α%的高可靠性要求数据包A的头部微片、数据微片和尾部微片设置冗余备份，数据包格式为：
其中，数据包是由微片组成，One_packet_flits=（2*2+2*n）flits=（4+2n）flits表示一个数据包的微片数量是(4+2n)个微片组成。
具体实施方式七:本实施方式是对具体实施方式三所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，所述B级可靠性容错策略对β%的中可靠性要求数据包B的数据微片设置冗余备份，数据包格式为：
其中，数据包是由微片组成，One_packet_flits=（2+2n）flits表示一个数据包中有(2+2n)个微片组成。
具体实施方式八:本实施方式是对具体实施方式四所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，所述C级可靠性容错策略对γ%的低可靠性要求数据包C的头部微片设置冗余备份，数据包格式为：
其中，数据包是由微片组成，One_packet_flits=（4+n）flits表示一个数据包中有(4+n)个微片组成。
具体实施方式九:本实施方式是对具体实施方式五所述的可配置片上网络容错方法的进一步限定，所述D级可靠性容错策略不对δ%的无可靠性要求数据包D设置冗余备份，数据包的格式为：
其中，数据包是由微片组成，One_packet_flits=（2+n）flits表示一个数据包中有(2+n)个微片组成。
Claims (9)
1.可配置片上网络容错方法，其特征在于，它是基于路由器实现的，所述路由器包括CRC编码模块、CRC解码模块和容错机制选择模块，在输入通道内，不同可靠性数据包经过CRC编码模块编码后进入虚通道，在输出通道内，寄存器输出的数据包经CRC解码模块解码后输出，容错机制选择模块根据输入通道内的不同可靠性数据包的格式控制交叉开关选择相应的传输机制；
基于上述路由器的可配置片上网络容错方法为：
源节点发送不同可靠性数据包给可靠性等级选择器，所述不同可靠性数据包中包括α%的高可靠性要求数据包A、β%的中可靠性要求数据包B、γ%的低可靠性要求数据包C和δ%的无可靠性要求数据包D，其中α、β、γ、δ为整数，α∈(0,100)，β∈(0,100)，γ∈(0,100)，δ∈(0,100)，且α%+β%+γ%+δ%=1；
可靠性等级选择器根据数据包的种类为其选择相应的可靠性容错策略和传输机制向目的节点传输数据，所述可靠性容错策略包括A级可靠性容错策略、B级可靠性容错策略、C级可靠性容错策略和D级可靠性容错策略，所述传输机制包括End-and-Hop数据传输机制、Hop-by-Hop数据传输机制和End-to-End数据传输机制：
α%的高可靠性要求数据包A选择A级可靠性容错策略和End-and-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
β%的中可靠性要求数据包B选择B级可靠性容错策略和Hop-by-Hop数据传输机制向目的节点传输数据，
γ%的低可靠性要求数据包C选择C级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据，
δ%的无可靠性要求数据包D选择D级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据。
2.根据权利要求1所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述α%的高可靠性要求数据包A选择A级可靠性容错策略和End-and-Hop数据传输机制向目的节点传输数据的过程包括如下步骤：
步骤一：对α%的高可靠性要求数据包A的头部微片、数据微片和尾部微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-and-Hop数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七，若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
3.根据权利要求1所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述的β%的中可靠性要求数据包B选择B级可靠性容错策略和Hop-by-Hop数据传输机制向目的节点传输数据的过程包括如下步骤：
步骤一：β%的中可靠性要求数据包B的数据微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用Hop-by-Hop数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七，若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
4.根据权利要求1所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述γ%的低可靠性要求数据包C选择C级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据的过程包括如下步骤：
步骤一：γ%的低可靠性要求数据包C的头部微片设置冗余备份；
步骤二：对步骤一所述的冗余备份进行CRC编码成原始数据包；
步骤三：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-to-End数据传输机制进行数据传输；
步骤四：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤五：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤六，若正确，则转入步骤七；
步骤六：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤七；若不正确，重传数据包；
步骤七：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
5.根据权利要求1所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述的δ%的无可靠性要求数据包D选择D级可靠性容错策略和End-to-End数据传输机制向目的节点传输数据的过程包括如下步骤：
步骤一：γ%的低可靠性要求数据包C进行CRC编码成原始数据包；
步骤二：对原始数据包设置1份冗余备份，利用End-to-End数据传输机制进行数据传输；
步骤三：选择路由算法对原始数据包和冗余备份进行传输：
利用XY路由算法传输原始数据包，利用YX路由算法传输冗余备份数据包；
步骤四：在目的端点设置奇偶校验装置，校验先到达的数据包，若不正确，则转入步骤五，若正确，则转入步骤六；
步骤五：校验后到达的数据包，若正确，转入步骤六；若不正确，重传数据包；
步骤六：对校验正确的数据包进行CRC解码，目的节点IP核接受该数据包，并丢弃未到达的数据包。
6.根据权利要求2所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述A级可靠性容错策略对α%的高可靠性要求数据包A的头部微片、数据微片和尾部微片设置冗余备份，数据包格式为：
7.根据权利要求3所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述B级可靠性容错策略对β%的中可靠性要求数据包B的数据微片设置冗余备份，数据包的格式为：
8.根据权利要求4所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述C级可靠性容错策略对γ%的低可靠性要求数据包C的头部微片设置冗余备份，数据包的格式为：
9.根据权利要求5所述的可配置片上网络容错方法，其特征在于，所述D级可靠性容错策略不对δ%的无可靠性要求数据包D设置冗余备份，数据包的格式为：
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Legal Events
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20150114 Termination date: 20190628 |
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