CN103200090B - 采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，包括以下步骤：将片上网络分成多个块，其中，每个块包括排列成两行两列且间隔开分布的4个路由器，其中，每个块的4个路由器围成的范围的中心设有一个备用路由器；经片上网络中的路由器发送传输数据，并根据传输数据中包头的目标节点判断路由路径；错误检测电路实时检测路由路径的路由器是否正常工作；以及当路由路径的路由器异常时，由异常路由器所在块的备用路由器代替异常路由器，并通过路由策略进行数据传输。根据本发明实施例的方法，通过在每个块中设置备用路由器，在路由器发生异常时也可以保证数据的正常传输，还可以在错误率较低的情况下，保持很高的网络吞吐率和低延时。

Description

采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法
技术领域
本发明涉及网络技术领域，特别涉及一种采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法。
背景技术
随着电路集成度的提高，产生了SoC（System-on-Chip片上系统）。由于原始的总线结构的可拓展性差和带宽限制，其无法满足多核间通信需求，成为了片上系统技术发展的一个瓶颈。为了解决总线结构的不足，NoC（Network-on-chip片上网络）技术被推向芯片设计的前沿。片上网络的核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来，用网络结构取代传统的总线型结构，片上网络实现了通信与计算的分离，在系统的扩展性、带宽及片上系统整体设计方面有极好的表现，目前已逐渐成为片上总线之外的一种新型通信结构。然而随着SoC集成度的提高，由于片上网络中IP（Intellectual Property）核和链路的故障率增加必然导致NoC整体性能的下降，可靠性降低。因此NoC容错设计非常重要。
产生错误的原因有很多种，如电迁移、硬件老化、边缘效应、串扰、耦合噪声等。根据错误发生的时间和频率，可分为以下三种类型：永久性错误、间歇性错误和暂时性错误。针对不同的错误类型，可以在硬件结构、路由算法、传输机制、数据包格式等方面进行容错。
目前有一些在路由算法和数据包传输方面进行的相关容错，例如，在Mesh拓扑结构的基础上，增加一或多行（列）硬件等，而这种容错方式不够灵活，不能有效地提高可靠性。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法。
为达到上述目的，本发明的实施例提出一种采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，包括以下步骤：将片上网络分成多个块，其中，每个块包括排列成两行两列且间隔开分布的4个路由器，其中，所述每个块的4个路由器围成的范围的中心设有一个备用路由器；经所述片上网络中的路由器发送传输数据，并根据所述传输数据中包头的目标节点判断路由路径；错误检测电路实时检测所述路由路径的路由器是否正常工作；以及当所述路由路径的路由器异常时，由所述异常路由器所在块的备用路由器代替所述异常路由器，并通过路由策略进行数据传输。
根据本发明实施例的方法，通过在每个块中设置备用路由器，在路由器发生异常时也可以保证数据的正常传输，还可以在错误率较低的情况下，保持很高的网络吞吐率和低延时。
本发明的一个实施例中，当所述路由路径的路由器正常时，通过所述路由路径进行数据传输。
本发明的一个实施例中，所述备用路由器与相应块的4个路由器通过多路选择器进行数据传输，并由微处理器进行传输控制。
本发明的一个实施例中，所述路由策略具体为首先进行横向传输，再进行纵向传输。
本发明的一个实施例中，所述多个块中的每个块大小相等且为方块。
本发明的一个实施例中，所述每个块的4个路由器分别位于所述每个块的四个顶点处。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的片上网络分块示意图；
图3为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的备用路由器与其中一个块内路由器的结构框图；以及
图4为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的对异常路由器进行替换的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
图1为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，包括以下步骤：
步骤101，将片上网络分成多个块，其中，每个块包括排列成两行两列且间隔开分布的4个路由器，其中，每个块的4个路由器围成的范围的中心设有一个备用路由器。分块后每个块大小相等且为方块。
图2为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的片上网络分块示意图。如图2所示，将一个片上网络分成多个两行两列的块，且每个块中央放置一个备用路由器，该备用路由器与该块的4个原始路由器连接，每个块的4个路由器分别位于每个块的四个顶点处。图3为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的备用路由器与其中一个块内路由器的结构框图。如图3所示，处理器PE通过4:1和2:1多路选择器MUX与备用路由器SR相连，多路选择器的控制信号由拓扑重构控制器产生。每个节点路由器有五个错误标志位，其中一个表示当前节点路由器是否错误，另外四个代表与其相连四个方位路由器的错误信息。
步骤102，经所述片上网络中的路由器发送传输数据，并根据所述传输数据中包头的目标节点判断路由路径。
步骤103，错误检测电路实时检测所述路由路径的路由器是否正常工作。
步骤104，根据检测结果，当所述路由路径的路由器异常时，由所述异常路由器所在块的备用路由器代替所述异常路由器，并通过路由策略进行数据传输。
在本发明的一个实施例中，检测网络中原始路由器，并判别其原始路由器是否正常。当原始路由器正常时，通过路由策略传输数据。当路由路径的路由器异常时，由异常路由器所在块的备用路由器代替异常路由器，并通过路由策略进行数据传输，其中，路由策略具体为首先进行横向传输，再进行纵向传输，具体策略如表1和表2。
表1
表2
图4为根据本发明一个实施例的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法的对异常路由器进行替换的结构示意图。如图4所示，在四行四列的16个路由器/4个块构成的网络中，假设R5和R14路由器出现错误，并分别由对应块内相应的SR0和SR3备用路由器代替。进行替换重新构建后，左上角的块内R1和R4与SR0相连，右下角块内R10和R15与SR3相连。SR0发出的数据包若传出块外，根据其路由方向控制开关，路由至R6或R9，而R6和R9发出的数据包经R5的数据通路传至SR0。
根据本发明实施例的方法，通过在每个块中设置备用路由器，在路由器发生异常时也可以保证数据的正常传输，还可以在错误率较低的情况下，保持很高的网络吞吐率和低延时。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，其特征在于，包括以下步骤：
将片上网络分成多个块，其中，每个块包括排列成两行两列且间隔开分布的4个路由器，其中，所述每个块的4个路由器围成的范围的中心设有一个备用路由器，处理器通过多路选择器分别与所述备用路由器和所述4个路由器相连，并进行传输控制，所述4个路由器和所述备用路由器的每个路由器具有五位错误标记位，其中一个表示自身路由器是否错误，另外四个表示与自身路由器相连的其它路由器是否错误；
经所述片上网络中的路由器发送传输数据，并根据所述传输数据中包头的目标节点判断路由路径；
错误检测电路实时检测所述路由路径的路由器是否正常工作；以及
当所述路由路径的路由器异常时，由所述异常路由器所在块的备用路由器代替所述异常路由器，并通过路由策略进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，其特征在于，当所述路由路径的路由器正常时，通过所述路由路径进行数据传输。
3.如权利要求1所述的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，其特征在于，所述路由策略具体为首先进行横向传输，再进行纵向传输。
4.如权利要求1所述的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，其特征在于，所述多个块中的每个块大小相等且为方块。
5.如权利要求4所述的采用四分之一冗余结构的片上网络容错方法，其特征在于，所述每个块的4个路由器分别位于所述每个块的四个顶点处。
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