CN105550157B - 一种分形树结构通信结构、方法、控制装置及智能芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种分形树结构通信结构、方法、控制装置及智能芯片，该通信结构包括一中心节点，其为所述片上网络的通信数据中心，用于向所述多个叶子节点进行通信数据的广播或多播；多个叶子节点，其为所述片上网络的通信数据节点，用于向所述中心叶子节点进行通信数据的传递；转发器模块，用于连接所述中心节点与所述多个叶子节点，通信数据通过所述转发器模块进行转发；其中，将所述多个叶子节点分为N组，每组中叶子节点的个数相同，所述中心节点通过所述转发器模块单独与每一组叶子节点进行通信连接，所述通信结构为分形树结构，每组叶子节点构成的通信结构具有自相似性，所述转发器模块包括中心转发器模块、叶子转发器模块、中间转发器模块。

Description

一种分形树结构通信结构、方法、控制装置及智能芯片
技术领域
本发明涉及智能设备、无人驾驶、片上网络数据传输等技术领域，特别涉及一种分形树结构通信结构、方法、控制装置及智能芯片，用于片上网络的通信。
背景技术
实现在片上网络上实现广播和多播等操作，片上网络是片上系统的一种新的通信方法，是多核技术的主要组成部分。所述广播是指网络对广播地址发出的数据包进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息；所述多播是指多播数据仅由对该数据包感兴趣的接口接收，也就是说，由运行希望参加多播会话应用系统的主机上的接口接收。现有使用的片上网络进行通信的技术有网格型片上网络和环型片上网络。
如图1所示的网格型片上网络结构示意图，其中，每个tile都与上下左右四个tile相连，每两相邻tile间可直接互相传输数据。但该网格型片上网络结构存在广播和多播的控制复杂，并且随传出数据的tile不同，需要的延迟数不统一的缺点。
如图2所示的环型片上网络结构示意图，其中，将所有tile连接成环，每两相邻tile间可直接互相传输数据。但该环型片上网络结构存在广播和多播的延迟较长的缺点。
现有技术对片上多核之间的广播和多播通信方式都没有提供有效的支持，因此，提供一种同时适合广播通信和多播通信等方式的延迟低、面积占用小的方式就尤为迫切和必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种分形树结构通信结构、方法、控制装置及智能芯片。
本发明提出一种分形树结构的用于片上网络的通信结构，用于片上网络的通信，包括：
一中心节点，其为所述片上网络的通信数据中心，用于向所述多个叶子节点进行通信数据的广播或多播；
多个叶子节点，其为所述片上网络的通信数据节点，用于向所述中心叶子节点进行通信数据的传递；
转发器模块，用于连接所述中心节点与所述多个叶子节点，通信数据通过所述转发器模块进行转发；
其中，将所述多个叶子节点分为N组，每组中叶子节点的个数相同，所述中心节点通过所述转发器模块单独与每一组叶子节点进行通信连接，所述通信结构为分形树结构，每组叶子节点构成的通信结构具有自相似性，所述转发器模块包括中心转发器模块、叶子转发器模块、中间转发器模块。
所述的分形树结构的用于片上网络的通信结构，用于片上网络的通信，在保证所述中心节点单独与所述每一组叶子节点通信连接的情况下，减少所述转发器模块的个数，使所述转发器模块的共用程度最大化。
本发明还提出一种利用所述装置的通信方法，用于片上网络的通信，通过所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点进行广播或多播，所述多个叶子节点接收到所述片上网络中的通信数据时，向所述中心叶子节点进行传递。
所述的通信方法，用于片上网络的通信，包括：
当从所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行广播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至叶子节点的叶子转发器模块的数据缓存，叶子转发器模块通过输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
所述的通信方法，用于片上网络的通信，包括：
当所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行多播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入直接连接至叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，所述叶子转发器模块将数据缓存中的所述通信数据通过移位器进行移位，给每个叶子节点分配预设带宽的通信数据，并通过所述叶子转发器模块的输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
所述的通信方法，用于片上网络的通信，包括：
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是全带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过加法器对所有接收到的叶子节点传输来的数据进行叠加，将叠加结果通过所述中心转发器模块的输出端口输出给所述中心节点。
所述的通信方法，用于片上网络的通信，包括：
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是各自预设带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位，并通过加法器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据进行叠加，并将叠加结果通过所述中心转发器模块输出端口输出给所述中心节点。
所述的通信方法，用于片上网络的通信，包括：
所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位之后，通过所述中心转发器模块中的固定逻辑器将每个叶子节点传递来的所述通信数据在预设带宽之外的数据均设置为0，以便执行后续的叠加操作。
本发明还提出一种包含所述通信结构的控制装置，所述控制装置包括一个或多个所述通信结构，其中多个通信结构通过转发器模块相连。
本发明还提出一种包含所述控制装置的智能芯片。
由以上方案可知，本发明的优点在于：
本发明能够以低延迟、低复杂度和低面积占用的方式在片上网络上实现广播和多播等操作；能够提高广播通信和多播通信的效率，以便获得更好的通信效果；通过分形树的手段在同一电路上解决了片上多核间的广播，多播传输问题，以H-tree结构为例，对于n+1个核之间的传输，传输延迟仅有logn拍；对于数据宽度为n的传输，用于传输的数据线宽也仅为n；通过分形树的手段在同一电路上解决了片上多核间的多对一传输问题，以H-tree结构为例，对于n+1个核之间的传输，传输延迟仅有logn拍；对于数据宽度为n的传输，用于传输的数据线宽也仅为n。
附图说明
图1为所述的网格型片上网络结构示意图；
图2为所述的环型片上网络结构示意图；
图3为本发明的一个实施例中使用H-tree连接的16+1个核的片上多核结构示意图；
图4为本发明的一个实施例中Hub结构示意图；图5为本发明的一个实施例中使用的hub_one_to_two结构示意图；
图6为本发明的一个实施例中使用的hub_two_to_one结构示意图；
图7为本发明的一个实施例中由一个核向多个核的广播传输的hub的行为示意图；
图8为本发明的一个实施例中由一个核向多个核的传输结构示意图；
图9为本发明的一个实施例中由一个核向多个核的多播传输时不与leaftile直接相连的hub的行为示意图；
图10为本发明的一个实施例中由一个核向多个核的多播传输时与leaftile直接相连的hub的行为示意图；
图11为本发明的一个实施例中由多个核的输出相加并以全带宽传输给一个核时的hub行为示意图；
图12为本发明的一个实施例中由多个核的输出相加并传输给一个核的多播时数据传输结构示意图；
图13为本发明的一个实施例中多个核的输出进行位拼接并以预设带宽传输给一个核时，不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图；
图14为本发明的一个实施例中多个核的输出进行位拼接并以预设带宽传输给一个核时，与leaf tile直接相连的hub的行为示意图；
图15为本发明的一个实施例中位拼接实现示意图；
图16为本发明的另一个实施例中使用X-tree连接的64+1个核的片上多核结构示意图；
图17为本发明的另一个实施例中Hub结构示意图；
图18为本发明的另一个实施例中使用的hub_one_to_four结构示意图；
图19为本发明的另一个实施例中使用的hub_four_to_one结构示意图；
图20为本发明的另一个实施例中由一个核向多个核的广播传输时的hub的行为示意图；
图21为本发明的另一个实施例中由一个核向多个核的传输结构示意图；
图22为本发明的另一个实施例中由一个核向多个核的多播传输时不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图；
图23为本发明的另一个实施例中由一个核向多个核的多播传输时与leaftile直接相连的hub的行为示意图；
图24为本发明的另一个实施例中由多个核的输出相加并以全带宽传输给一个核时的hub行为示意图；
图25为本发明的另一个实施例中由多个核的输出相加并传输给一个核时的数据传输结构示意图；
图26为本发明的另一个实施例中多个核的输出进行位拼接并以预设带宽传输传输给一个核时，不与leaf tile直接相连的hub的不移位不mask行为示意图；
图27为本发明的另一个实施例中多个核的输出进行位拼接并以预设带宽传输传输给一个核时，与leaf tile直接相连的hub的行为示意图；
图28为本发明的另一个实施例中位拼接实现示意图。
具体实施方式
为解决以上技术问题，本发明提出了一种分形树结构的用于片上网络的通信结构，包括：
一中心节点，其为所述片上网络的通信数据中心，用于向所述多个叶子节点进行通信数据的广播或多播；
多个叶子节点，其为所述片上网络的通信数据节点，用于向所述中心叶子节点进行通信数据的传递；
转发器模块，用于连接所述中心节点与所述多个叶子节点，通信数据通过所述转发器模块进行转发；
其中，将所述多个叶子节点分为N组，每组中叶子节点的个数相同，所述中心节点通过所述转发器模块单独与每一组叶子节点进行通信连接，所述通信结构为分形树结构，每组叶子节点构成的通信结构具有自相似性，所述转发器模块包括中心转发器模块、叶子转发器模块、中间转发器模块。
在保证所述中心节点单独与所述每一组叶子节点通信连接的情况下，减少所述转发器模块的个数，使所述转发器模块的共用程度最大化。
本发明还提出一种利用所述装置的通信方法，通过所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点进行广播或多播，所述多个叶子节点接收到所述片上网络中的通信数据时，向所述中心叶子节点进行传递。
当从所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行广播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至叶子节点的叶子转发器模块的数据缓存，叶子转发器模块通过输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
当所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行多播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入直接连接至叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，所述叶子转发器模块将数据缓存中的所述通信数据通过移位器进行移位，给每个叶子节点分配预设带宽的通信数据，并通过所述叶子转发器模块的输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是全带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过加法器对所有接收到的叶子节点传输来的数据进行叠加，将叠加结果通过所述中心转发器模块的输出端口输出给所述中心节点。
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是各自预设带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位，并通过加法器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据进行叠加，并将叠加结果通过所述中心转发器模块输出端口输出给所述中心节点。
所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位之后，通过所述中心转发器模块中的固定逻辑器将每个叶子节点传递来的所述通信数据在预设带宽之外的数据均设置为0，以便执行后续的叠加操作。
本发明还提出一种包含所述通信结构的控制装置，所述控制装置包括一个或多个所述通信结构，其中多个通信结构通过转发器模块相连。
本发明还提出一种包含所述控制装置的智能芯片。
以下为本发明两个实施例，结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一个实施例是一种H-tree结构的用于片上网络的通信的装置，包括：一个中心tile，其为片上网络的通信数据的中心；多个叶子tile，其为片上网络的通信数据的节点；且与所述中心tile通过hub通信连接；其中，所述通信连接设置为：将每两个叶子tile设置为一组，中心tile通过hub单独与每一组叶子tile(所述叶子tile包括运算器、ram、控制器等涉及数据运算、存储及传输的器件)通信连接，所述的连接方式可实现高效率的通信。
所述多个叶子tile为偶数个，并且使用一个中心tile(所述中心tile包括运算器、ram、控制器等涉及数据运算、存储及传输的器件，其中控制器为总控制器，用于控制叶子tile的数据传输及运算)，所述的节点设置方式有利于降低连接的复杂度，便于片上网络结构的设置和使用。图3示出了使用H-tree连接的16+1个核的片上多核结构示意图。该结构中，使用H-tree结构连接了16个leaf tile(叶子tile)和一个central tile(中心tile)，另外，还包含了若干个用于处理和分发数据的hub，实现从一个核向多个核以广播或者多播的形式传输数据的情况，以及将多个核的数据相加或位拼接(即拼接成{leaf_tile15_data,leaf_tile14_data,…,leaf_tile0_data})后传输给一个核的情况，其中涉及主体(即被连接的核)的个数、功能和结构不限。
所述通信连接设置为：在不影响中心tile单独与每一组叶子tile通信连接的情况下，hub的共用程度最大化，所述的通信连接设置实现了对多个节点的有效通信，并且减少使用hub的数量，降低了通信连接的复杂度，其中，H-tree用于连接各个tile，由tile间的连线和hub组成，图4示出了hub结构示意图，hub由若干个hub_one_to_two和若干个hub_two_to_one组成，hub_one_to_two将一组输入分成两组输出，用于从central tile到leaf tile的传输；hub_two_to_one将两组输入合并成一组输出，用于leaf tile到central tile的传输。
图5示出了hub_one_to_two结构示意图。该结构负责根据控制信号将1组输入数据处理后转发至2个输出端口，其中包括的部件有：输入数据缓存，其用于缓存输入数据；移位器，其用于根据控制信号对输入数据进行移位，产生输出数据。
图6示出了hub_two_to_one结构示意图。该结构负责根据控制信号将2组输入数据处理后转发到1组输出，其中包括的部件有：移位器，其用于根据控制信号对输入数据进行移位；Mask逻辑，其用于根据控制信号产生与输入数据位数相同的01串，并与输入数据做与操作；加法器，其用于将2组输入数组相加；输出数据缓存其用于缓存输出数据。所述的装置的通信方法，该方法包括：执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的广播或多播；或执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递，为高效率的实现广播或多播提供了技术支持。
当执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的广播时，中心tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至叶子tile的叶子hub的数据缓存，叶子hub通过两个输出端口直接输出给每一组叶子tile中的两个叶子tile，通过hub和tile实现广播通信，图7示出了由一个核向多个核的广播传输的hub的行为示意图，由于是一对二的传输，所以只会用到hub中的hub_one_to_two，将所有hub中的hub_one_to_two的控制信号设置为直接转发，这样对于每个hub_one_to_two，输出数据与输入数据相同；图8示出了H-tree结构的一个核向多个核的数据传输结构示意图，在H-tree的结构中，数据的传播顺序如下：从central tile传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_3_x；从hub_3_x传输至leaf tile。
当执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的多播时，中心tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至叶子tile的叶子hub的数据缓存，叶子hub将数据缓存中的通信数据通过移位器进行移位，给每个叶子tile分配其预设带宽的通信数据，然后再通过两个输出端口输出给每一组叶子tile中的两个叶子tile，通过所述的通信方法实现多播通信，图9示出了不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，图10示出了与leaf tile直接相连的hub的行为示意图。将所有不与leaf tile直接相连的hub中的hub_one_to_two的控制信号设置为直接转发，并且将与leaf tile直接相连的hub中的hub_one_to_two的控制信号设置为移位后转发；这样在与leaf tile直接相连的hub中，可以按照leaf tile的编号，根据不同leaf tile实际需要的数据位进行移位，使leaf tile收到其需要的数据，在H-tree的结构中，数据的传播顺序如下：从central tile传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_3_x；从hub_3_x传输至leaf tile。
当执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递时，如果叶子tile传输的是全带宽的通信数据，则所述多个叶子tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至所述叶子tile的叶子hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，中心hub通过加法器对所有接收到的叶子tile传输来的数据进行叠加，最终将叠加结果通过输出端口输出给所述中心tile，实现多个叶子tile向所述中心tile的全带宽的数据通信，图11示出了多个核的输出相加并传输给一个核的hub行为示意图，由于是二对一的传输，所以只会用到hub中的hub_two_to_one，将所有hub中的hub_two_to_one的控制信号设置为不移位，不mask，这样对于每个hub_two_to_one，输出数据等于两组输入数据的和；图12示出了H-tree结构的多个核的输出相加并传输给一个核的多播传输结构示意图，在H-tree的结构中，数据的传播顺序如下：从leaftile传输至hub_3_x；从hub_3_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至central tile。
当执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递时，如果叶子tile传输的是各自预设带宽的通信数据，所述多个叶子tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至所述叶子tile的叶子hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，中心hub通过移位器对所有接收到的叶子tile传递来的数据根据其预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位，然后再通过加法器对所有接收到的叶子tile传递来的数据进行叠加，最终将叠加结果通过输出端口输出给所述中心tile，实现多个叶子tile向所述中心tile的各自预设带宽的数据通信，图13示出了多个核的输出进行位拼接并传输给一个核中不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，图14示出了多个核的输出进行位拼接并传输给一个核中与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，由于是二对一的传输，所以只会用到hub中的hub_two_to_one；根据将所有hub中的hub_two_to_one的控制信号设置为根据输入信号移位和mask这样对于每个hub_two_to_one，输出数据等于两组输入数据的和；这样可以按照leaf tile的编号，根据不同leaf tile位拼接所拼接到的位数进行移位，以实际需要的数据位进行移位，在此H-tree的结构中，数据的传播顺序如下：从leaf tile传输至hub_3_0；从hub_3_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至centraltile。
另一个实施例是一种X-tree结构的用于片上网络的通信的装置，包括：一个中心tile，其为片上网络的通信数据的中心；多个叶子tile，其为片上网络的通信数据的节点；且与所述中心tile通过hub通信连接；其中，所述通信连接设置为：将每四个叶子tile设置为一组，中心tile通过hub单独与每一组叶子tile(所述叶子tile包括运算器、ram、控制器等涉及数据运算、存储及传输的器件)通信连接，所述的连接方式可实现高效率的通信。
所述通信结构为X-tree的分形树结构，每组叶子节点构成的通信结构具有自相似性，即也为X-tree结构。使用一个中心tile(所述中心tile包括运算器、ram、控制器等涉及数据运算、存储及传输的器件，其中控制器为总控制器，用于控制叶子tile的数据传输及运算)，所述的节点设置方式，有利于降低连接的复杂度，便于片上网络结构的设置和使用。图16示出了使用X-tree连接的64+1个核的片上多核结构示意图，使用X-tree结构连接了64个leaf tile(叶子tile)和1个central tile(中心tile)，另外，有若干个用于处理和分发数据的hub，实现由一个核向其他核以广播或者多播的形式传输数据的情况，以及将多个核的数据相加或位拼接(即拼接成{leaf_tile63_data,leaf_tile62_data,…,leaf_tile0_data})后传输给一个核的情况，其中涉及主体(即被连接的核)的个数、功能和结构不限。
所述通信连接设置为：在不影响中心tile单独与每一组叶子tile通信连接的情况下，hub的共用程度最大化，所述的通信连接设置实现了对多个节点的有效通信，并且减少使用hub的数量，降低了通信连接的复杂度，其中，X-tree用于连接各个tile，由tile间的连线和hub组成，图17示出了该实施例中的Hub结构示意图，Hub由若干个hub_one_to_four和若干个hub_four_to_one组成，hub_one_to_four将一组输入分成四组输出，用于从centraltile到leaf tile的传输；hub_four_to_one将四组输入合并成一组输出，用于leaf tile到central tile的传输。
图18示出了hub_one_to_four结构示意图。hub_one_to_four负责根据控制信号将1组输入数据处理后转发至4个输出端口。包括的部件有：输入数据缓存，其用于缓存输入数据；移位器，其用于根据控制信号对输入数据进行移位，产生输出数据。
图19示出了hub_four_to_one结构示意图。hub_four_to_one负责根据控制信号将4组输入数据处理后转发到1个输出端口。包括的部件有：移位器，其用于根据控制信号对输入数据进行移位；mask逻辑，其用于根据控制信号产生与输入数据位数相同的01串，并与输入数据作与操作；加法器，其用于将4组输入数组相加；输出数据缓存其用于缓存输出数据。所述的装置的通信方法，该方法包括：执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的广播或多播；或执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递，为高效率的实现广播或多播提供了技术支持。
当执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的广播时，中心tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至叶子tile的叶子hub的数据缓存，叶子hub通过四个输出端口直接输出给每一组叶子tile中的四个叶子tile，通过hub和tile实现广播通信，图20示出了由一个核向多个核的广播传输的hub的行为示意图，由于是一对四的传输，所以只会用到hub中的hub_one_to_four，将所有hub中的hub_one_to_four的控制信号设置为直接转发，这样对于每个hub_one_to_four，输出数据与输入数据相同；图21示出了X-tree结构的一个核向多个核传输的结构示意图，在该结构中，数据的传播顺序如下：从central tile传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至leaf tile。
当执行从所述中心tile至所述多个叶子tile之间的多播时，中心tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至叶子tile的叶子hub的数据缓存，叶子hub将数据缓存中的通信数据通过移位器进行移位，给每个叶子tile分配其预设带宽的通信数据，然后再通过四个输出端口输出给每一组叶子tile中的四个叶子tile，通过所述的通信方法实现多播通信。图22示出了不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，将所示的hub_one_to_four的控制信号设置为直接转发；图23示出了与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，将所示的hub_one_to_four的控制信号设置为移位后转发，这样在与leaf tile直接相连的hub中，可以按照leaf tile的编号，根据不同leaf tile实际需要的数据位进行移位，使leaf tile收到其需要的数据。图21示出了X-tree结构的由一个核向多个核传输的结构示意图，在该结构中，数据的传播顺序如下：从central tile传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至leaf tile。
当执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递时，如果叶子tile传输的是全带宽的通信数据，则所述多个叶子tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至所述叶子tile的叶子hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，中心hub通过加法器对所有接收到的叶子tile传输来的数据进行叠加，最终将叠加结果通过输出端口输出给所述中心tile，实现多个叶子tile向所述中心tile的全带宽的数据通信，图24示出了多个核的输出相加并传输给一个核的hub行为示意图，由于是四对一的传输，所以只会用到hub中的hub_four_to_one，将所有hub中的hub_four_to_one的控制信号设置为不移位，不mask，这样对于每个hub_four_to_one，输出数据等于四组输入数据的和；图25示出了X-tree结构的多个核的输出相加并传输给一个核的传输结构示意图，在该结构中，数据的传播顺序如下：从leaf tile传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至central tile。
当执行所述多个叶子tile向所述中心tile的通信数据传递时，如果叶子tile传输的是各自预设带宽的通信数据，所述多个叶子tile发出的通信数据在hub上的传输方式如下：首先输入直接连接至所述叶子tile的叶子hub的数据缓存，再依次在中间hub的数据缓存中传输，最后输入直接连接至中心tile的中心hub的数据缓存，中心hub通过移位器对所有接收到的叶子tile传递来的数据根据其预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位，然后再通过加法器对所有接收到的叶子tile传递来的数据进行叠加，最终将叠加结果通过输出端口输出给所述中心tile，实现多个叶子tile向所述中心tile的各自预设带宽的数据通信，由于是四对一的传输，所以只会用到hub中的hub_four_to_one。图26示出了多个输出进行位拼接并传输给一个不与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，将所有hub中的hub_four_to_one的控制信号设置为不移位，不mask，这样对于每个hub_four_to_one，输出数据等于四组输入数据的和；图27示出了多个输出进行位拼接并传输给一个与leaf tile直接相连的hub的行为示意图，将所有hub中的hub_four_to_one的控制信号设置为根据输入信号移位和mask，这样对于每个hub_four_to_one，输出数据等于四组输入数据的和，并且可以按照leaf tile的编号，根据不同leaf tile位拼接所拼接到的位数进行移位，以实际需要的数据位进行移位。图25示出了X-tree结构的64个leaf tile输出相加并传输给1个central tile的传输结构示意图，在此X-tree的结构中，数据的传播顺序如下：从leaftile传输至hub_2_x；从hub_2_x传输至hub_1_x；从hub_1_x传输至hub_0_0；从hub_0_0传输至central tile。
中心hub通过移位器对所有接收到的叶子tile传递来的数据根据其预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位之后，利用中心hub中的mask逻辑器将每个叶子tile传递来的数据在预设带宽之外的数据均设置为0，以便后续的叠加操作的执行，实现高效率且低占用面积的通信方式，图15示出了第一个实施例，即H-tree结构的位拼接实现示意图，输入数据的位宽与输出的位拼接后的数据位宽相同，但只需要输入数据的一部分来进行位拼接。在该实施例中的实现方式为首先在与leaf tile直接连接的hub中将leaf tile的数据移位至最终位置，并且将其他位置mask为0，并在所有hub中将两个输入相加。图28示出了第二个实施例，即X-tree结构的位拼接实现示意图，输入数据的位宽与输出的位拼接后的数据位宽相同，但只需要输入数据的一部分来进行位拼接。在该实施例中的实现方式为首先在与leaf tile直接连接的hub中将leaf tile的数据移位至最终位置，并且将其他位置mask为0，并在所有hub中将四个输入相加。
这里说明的装置和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的分形树结构的用于片上网络的通信的装置和通信方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
根据本发明，由于提供分形树结构的用于片上网络的通信的装置和通信方法，其能够以低延迟、低复杂度和低面积占用的方式在片上网络上实现广播和多播等操作，因此具有低延迟、低复杂度和低面积占用的方式在片上网络上实现广播和多播等操作，提高广播通信和多播通信的效率，以便获得更好的通信效果。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种分形树结构的用于片上网络的通信结构，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
一中心节点，其为所述片上网络的通信数据中心，用于向所述多个叶子节点进行通信数据的广播或多播；
多个叶子节点，其为所述片上网络的通信数据节点，用于向所述中心节点进行通信数据的传递；
转发器模块，用于连接所述中心节点与所述多个叶子节点，通信数据通过所述转发器模块进行转发；
其中，将所述多个叶子节点分为N组，每一组中叶子节点的个数相同且为偶数个，所述中心节点通过所述转发器模块单独与每一组叶子节点进行通信连接，所述通信结构为分形树结构，每一组叶子节点构成的通信结构具有自相似性，所述转发器模块包括中心转发器模块、叶子转发器模块、中间转发器模块。
2.如权利要求1所述的分形树结构的用于片上网络的通信结构，用于片上网络的通信，其特征在于，在保证所述中心节点单独与每一组叶子节点通信连接的情况下，减少所述转发器模块的个数，使所述转发器模块的共用程度最大化。
3.一种利用如权利要求1～2中任一项所述装置的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，通过所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点进行广播或多播，所述多个叶子节点接收到所述片上网络中的通信数据时，向所述中心节点进行传递。
4.如权利要求3所述的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
当从所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行广播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至叶子节点的叶子转发器模块的数据缓存，叶子转发器模块通过输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
5.如权利要求3所述的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
当所述中心节点将通信数据向所述多个叶子节点之间进行多播时，首先将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入直接连接至叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，所述叶子转发器模块将数据缓存中的所述通信数据通过移位器进行移位，给每个叶子节点分配预设带宽的通信数据，并通过所述叶子转发器模块的输出端口将所述通信数据输出给每一组叶子节点中的叶子节点。
6.如权利要求3所述的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是全带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过加法器对所有接收到的叶子节点传输来的数据进行叠加，将叠加结果通过所述中心转发器模块的输出端口输出给所述中心节点。
7.如权利要求3所述的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
当所述多个叶子节点将通信数据向所述中心节点进行传递时，如果叶子节点传输的是各自预设带宽的通信数据，则首先将所述通信数据输入至所述叶子节点的所述叶子转发器模块的数据缓存，再将所述通信数据依次在所述中间转发器模块的数据缓存中传输，最后将所述通信数据输入至所述中心节点的所述中心转发器模块的数据缓存，所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位，并通过加法器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据进行叠加，并将叠加结果通过所述中心转发器模块输出端口输出给所述中心节点。
8.如权利要求7所述的通信方法，用于片上网络的通信，其特征在于，包括：
所述中心转发器模块通过移位器对所有接收到的叶子节点传递来的所述通信数据根据所述通信数据预设带宽在全带宽中所处的位置进行移位之后，通过所述中心转发器模块中的固定逻辑器将每个叶子节点传递来的所述通信数据在预设带宽之外的数据均设置为0，以便执行后续的叠加操作。
9.一种包含如权利要求1所述通信结构的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括一个或多个所述通信结构，其中多个通信结构通过转发器模块相连。
10.一种包含如权利要求9所述控制装置的智能芯片。
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