CN111478958B - 一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法，包括发送模块、接收模块和同步支持模块，通过发送模块对来自路由器的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，有效数据包输出到资源节点，同步包则输出到所述同步支持模块；所述接收模块对资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，有效数据包则输出到路由器，同步包则通过判断目的地址传输到不同的路由节点，然后由同步支持模块对各个路由器进行同步参数配置，在此同时也不影响数据传输，实现资源节点和路由器的双向数据传输。

Description

一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法

技术领域

本发明涉及片上网络技术领域，尤其涉及一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法。

背景技术

随着集成电路的发展，片上通信任务越来越成为制约传统片上系统的瓶颈。片上网络从体系结构上彻底解决了片上系统共享总线架构在大量并发片上通信需求时面临的功耗、时延等问题。片上网络是提供高效和可扩展的芯片通信基础技术，具有高集成度、低功耗、低成本和小体积的特点。

资源网络接口作为路由节点和资源节点间的通信枢纽，资源网络接口的性能会直接影响到路由节点和资源节点间的数据交换质量，所以该接口的性能在资源节点间的通信过程中起到了重要作用。资源网络接口需要同时具备对片上网络数据包和资源节点数据包的封装解封及校验能力。与此同时片上网络的同步需求日益增加，同步实现的过程需要同步包的数据交互。因此资源网络接口在实现高吞吐量数据传输和同步协议支持成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法，实现资源节点和路由器的双向数据传输，同时支持时钟同步功能，从而实现高吞吐数据传输和同步协议支持。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种片上网络时钟同步资源网络接口，

包括发送模块、接收模块和同步支持模块，所述发送模块与路由器、资源节点和所述同步支持模块电连接，所述接收模块与路由器、资源节点和所述同步支持模块电连接，所述同步支持模块与路由器电连接；

所述发送模块，用于接收路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包时则输出到资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取配置信息输出到所述同步支持模块；

所述接收模块，用于接收资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，对于有效数据包，则输出到路由器；对于同步包，若判断目的地址不等于源地址则输出到路由器，若目的地址等于源地址则输出到所述同步支持模块；

所述同步支持模块，用于接收所述发送模块和所述接收模块发出的同步包并进行解包得到配置信息，并利用配置信息对路由器进行同步参数配置。

其中，所述发送模块包括解包单元、数据校验单元和数据缓存单元，所述解包单元、数据校验单元和数据缓存单元依次电连接，所述解包单元，用于在接收状态时，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包则将数据包中的有效数据和校验码发送到所述数据校验单元，并输出有效数据信号；所述数据校验单元，用于接收所述有效数据信号并计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号，所述数据缓存单元，用于采用异步FIFO的形式存储正确数据信号，并将正确数据信号输出到资源节点。

其中，所述解包单元，还用于在接收状态时，当路由器中的总线有效信号有效时，接收片上网络的微片数据包进行解包，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为同步数据包，则输出同步包数据请求信号和解包同步信号到所述同步支持模块。

其中，所述接收模块包括打包单元、判断单元和数据传输单元，所述打包单元、所述判断单元和所述数据传输单元依次电连接，

所述打包单元，用于若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包；

所述判断单元，用于判断打包后的同步包的目的地址是否等于源地址，。

所述数据传输单元，用于传输目的地址等于源地址的同步包至所述同步支持模块，目的地址不等于源地址的同步包至路由器。

其中，所述同步支持模块包括反馈单元和路由器同步单元，所述反馈单元和所述路由器同步单元电连接，

所述反馈单元，用于接收所述数据传输单元的同步包信号并反馈是否收到，若收到则输出同步包信号到所述路由器同步单元；

所述路由器同步单元，用于输入同步包信号并进行解包提取同步信息，输出路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号到路由器进行同步参数配置。

第二方面，本发明提供一种片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，

包括发送状态时，接收从路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包则发给资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取出配置信息输出到所述同步支持模块；

接收状态时，接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包；

对于有效数据包，则输出到路由器，对于同步包，若同步包的目的地址等于源地址，则将同步包发给所述同步支持模块对本地路由器进行配置，若目的地址不等于源地址，则将同步包出到路由器进行片上路由；

接收同步包后提取同步信息；

基于同步信息对路由器进行配置。其中，所述接收从路由器发出的片上网络数据包并进行解包和缓存的具体步骤是；当路由器中的总线有效信号有效时，接收片上网络的微片数据包进行解包，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包，则为有效数据信号，对有效数据信号计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号并用异步FIFO的形式存储正确数据信号。

其中，所述接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，包括，

若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包。

其中，所述基于同步信息对路由器进行配置，包括，

基于路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号对路由器进行同步参数配置。

本发明的一种片上网络时钟同步资源网络接口及同步参数配置方法，设计了时钟同步片上网络的资源网络接口，通过所述发送模块对来自路由器的有效数据包或者同步包进行识别，有效数据包输出到资源节点，同步包则输出到所述同步支持模块；所述接收模块对来自资源节点的数据进行识别，有效数据包则输出到路由器，同步包则通过判断目的地址传输到不同的路由节点，从而可以灵活的对各个路由器进行同步参数配置；同步功能具有可扩展性，满足大面积片上网络多核间的同步需求；资源网络接口，结构简单，消耗片上资源少，有利于大规模片上网络时钟设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种片上网络时钟同步资源网络接口的结构图；

图2是本发明的发送模块信号图；

图3是本发明的接收模块信号图；

图4是本发明的同步支持模块的信号图；

图5是一种片上网络时钟同步资源网络方法的流程图。

图6是数据报文的格式。

1-发送模块、11-解包单元、12-数据校验单元、13-数据缓存单元、2-接收模块、21-打包单元、22-判断单元、23-数据传输单元、3-同步支持模块、31-反馈单元、32-路由器同步单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

第一方面，请参阅图1，是本发明提供的一种片上网络时钟同步资源网络接口，包括发送模块1、接收模块2和同步支持模块3，所述发送模块1与路由器、资源节点和所述同步支持模块3电连接，所述接收模块2与路由器、资源节点和所述同步支持模块3电连接，所述同步支持模块3与路由器电连接；

所述发送模块1，用于接收路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包时则输出到资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取配置信息输出到所述同步支持模块3；

所述接收模块2，用于接收资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，对于有效数据包，则输出到路由器；对于同步包，若判断目的地址不等于源地址则输出到路由器，若目的地址等于源地址则输出到所述同步支持模块3；

所述同步支持模块3，用于接收所述发送模块1和所述接收模块2发出的同步包并进行解包得到配置信息，并利用配置信息对路由器进行同步参数配置。

在本实施方式中，所述路由器采用基于虚通道的虫孔交换传输微片，每次数据传输时将数据拆分为数据包，然后将数据包中加入路由信息，并将其拆分为微片的形式进行传输。在完整的微片中头两位用于标识类型，用01、00、10 分别表示头微片、数据微片和尾微片。

对于同步包，数据只由一微片组成，只有头微片。微片长度为34bits，包含四类有效信息：微片类型、报文信息、目的地址和源地址。在微片的34字节中，[33:32]存放微片类型，这里是01,；[31]位为报文标志位，为1表示同步报文，为0表示普通报文；[30:29]为同步报文类型标志位，其中00表示同步报文(syn)，10表示延迟请求报文(delay_req),11表示延迟请求响应报文 (delay_req_resp)，01表示同步配置信息；根据同步包的类型分为以下两种形式：

同步协议包，同步报文类型[30:29]为10、10、11，是实现时钟同步协议、路由器节点间相互收发的数据报文，用于确定路由节点的延时和时钟偏差， [28:8]为是时间戳，用来传输同步报文的时间戳；[7:4]代表目标地址；[3:0] 代表源地址。

时钟同步配置数据包，同步报文类型[30:29]为01，是初始化时对路由器同步参数进行配置的数据报文。在[28:8]中，有4位的同步路由算法，13位的同步周期，4位的路由器编号；[7:4]代表源地址；[3:0]代表目的地址。

对于有效数据包，数据微片长度由用户定义，最长为256微片。除头微片为报文信息外，其余微片均为有效载荷，数据报文的格式如图6所示。可以看到头微片的报文长度为8bit，有效数据为15bit，然后是4bit的目的地址和4bit 的源地址。

根据报文标志，所述发送模块1判断是有效数据包或者是同步包若为有效数据包则发给资源节点；若为同步包则提取出配置信息后发送给同步支持模块 3；所述接收模块2以同样的方式判断数据包的类型，并将有效数据包上传路由器，然后判断上述[7:4]源地址和[3:0]目的地址是否相同，目的地址不等于源地址则上传到路由器，目的地址等于源地址则直接发送给同步支持模块3。

所述同步支持单元收到来自发送模块1或者接收模块2的同步包，对接收到的同步包进行解包，将得到的数据发送给路由器则对所述路由器进行同步参数配置。这样就实现了对有效数据包和同步包双向同时处理，优先响应同步包，并且设计了同步支持模块3对同步包进行解包发送给路由器中来实现同步功能。这样资源网络接口即支持了同步功能的实现，也实现资源节点和路由器间的有效数据高速传输，从而了解决现有的资源网络接口多是单向数据传输，且片上资源消耗较多，不利于高速数据传输的问题。

进一步的，如图2所示，所述发送模块包括解包单元11、数据校验单元12 和数据缓存单元13，所述解包单元11、数据校验单元12和数据缓存单元13依次电连接，所述解包单元11，用于在接收状态时，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包则将数据包中的有效数据和校验码发送到所述数据校验单元12，并输出有效数据信号；所述数据校验单元12，用于接收所述有效数据信号并计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号，所述数据缓存单元13，用于采用异步FIFO的形式存储正确数据信号，并将正确数据信号输出到资源节点。

在本实施方式中，所述发送模块1首先将接收到的微片数据通过所述解包单元11还原成有效数据，所述数据校验单元12计算有效数据的校验和，采用 crc32进行码元校正。将得到的正确数据包输入所述数据缓存单元13，在满足传输条件后，将缓存数据发送到资源节点。在时钟域划分上，路由器与资源网络接口共用一个时钟域，资源节点为另一个时钟域。资源网络接口中的数据缓存为一个异步FIFO，解决了跨时钟域传输带来的稳定性和可靠性的问题，同时也有利于数据的高速传输。数据存入时的时钟信号由路由节点提供，信号的读出时的时钟信号由资源节点提供。

连接信号说明如下：

Resource_node_ready:该信号为资源节点准备就绪信号，若为1则表示已经做好了接收数据的准备，若信号为零则不会进行数据传输。

Fready：该信号为缓存准备好信号，即缓存不满。

Rclk：这个信号是路由器写信号，在这个时钟下数据从路由器写入接口。

Fvalid：axi总线有效信号，该信号有效时才可以写入。

Fdata34：这是写入的微片数据，在fvalid和rclk有效的情况下，34位数据从路由器写入资源节点的解包单元11内。

Data：该信号的宽度为32bits，用于传输有效数据包中的数据，当检测到resource_node_ready有效后，Data输出有效数据。

Req：这个信号是同步包数据请求信号，表示向同步支持单元发出请求。

Syn_data:该信号的宽度是32bits，用于传输同步数据包的数据，当req信号得到响应后开始传输Syn_data数据。

当路由器中的Fvalid信号有效时，解包器接收微片数据开始解包。解包单元1接收数据宽度为34bits的信号fdata，根据fdata的[33:32]数据位判断接收微片的类型，若为头微片为有效数据包则将数据包中的有效数据和CRC32校验码发送到校验单元，若经过校验数据有效，则将有效数据送入数据缓存， Resource_node_ready信号有效，通知资源节点有数据到达。若为同步数据则req 信号有效，通知同步支持单元有数据到达，syn_data为提取出的同步数据。

进一步的，请参阅图3，所述接收模块包括打包单元21、判断单元22和数据传输单元23，所述打包单元21、所述判断单元22和所述数据传输单元23依次电连接，

所述打包单元21，用于若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包；

所述判断单元22，用于判断打包后的同步包的目的地址是否等于源地址。

所述数据传输单元23，用于传输目的地址等于源地址的同步包至所述同步支持模块，目的地址不等于源地址的同步包至路由器。

在本实施方式中，打包单元21接收资源节点的数据请求，对于data_req由则打包为有效数据包。对于syn_req则打包为同步包。打包好的有效数据由所述数据传输单元23传到路由器；所述判断单元22判断同步包的目的地址等于源地址时，直接则发送到同步支持模块3，若目的地址不等于源地址则发送到所述数据传输单元23，由所述数据传输单元23将同步包传送到路由器。

连接信号说明如下：

Syn_req：该信号为同步数据组包请求；Data_req:该信号为有效数据组包请求；Data：该信号为传输的数据；Ack：该信号为接收单元对资源节点请求的相应信号；Config_data:为发送给同步是支持单元的同步数据；Req：为向路由器发出的数据包上传请求；Ack：该信号为路由器的相应；Flit_data:该信号为上传的微片数据。

进一步的，请参阅图4，所述同步支持模块3包括反馈单元31和路由器同步单元32，所述反馈单元31和所述路由器同步单元32电连接，

所述反馈单元31，用于接收所述数据传输单元的同步包信号并反馈是否收到，若收到则输出同步包信号到所述路由器同步单元32；

所述路由器同步单元32，用于输入同步包信号并进行解包提取同步信息，输出路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号到路由器进行同步参数配置。

在本实施方式中，所述反馈单元31通过ACK和Syn_flit信号和来向接收模块2或者发送模块1反馈是否收到同步包；所述路由器同步单元32用SYN_en 使能后，基于Router_num、Syn_period和Syn_router_method信号进行时钟同步。

连接信号说明如下：

Ack：为响应信号，表示已经接收到了同步包；Syn_flit：同步微片数据，表示接收到的同步协议数据；Router_num:路由器编码信息，向路由器表明当前进行同步的是几号路由器；SYN_en:同步使能信号，该信号有效时系统可以进行时钟同步；Syn_period:同步周期。表示多长时间内同步一次，这里设为一秒； Syn_router_method:表示时钟同步的同步策略，即时钟同步路由算法，这里采用 X-Y同步，即先进行X轴同步后Y轴同步。

第二方面，请参阅图5，本发明提供一种片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，包括：

S101发送状态时，接收从路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包则发给资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取出配置信息输出到所述同步支持模块；

S102接收状态时，接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包；

S103对于有效数据包，则输出到路由器，对于同步包，，则将同步包发给所述同步支持模块对本地路由器进行配置，若目的地址不等于源地址，则将组包数据输出到路由器进行片上路由；

S104接收同步包后提取同步信息；

S105基于同步信息对路由器进行配置。

在本实施方式中，根据报文标志，判断是有效数据包或者是同步包若为有效数据包则发给资源节点；若为同步包则提取出配置信息后发送给路由器进行同步配置；所述接收模块2以同样的方式判断数据包的类型，并将有效数据包上传路由器，然后判断源地址和目的地址是否相同，目的地址不等于源地址，则同步包经过片上网络路由，传输到目的节点路由器，目的节点路由器接收到同步包后解包，然后对路由器进行配置，目的地址等于源地址则直接对源节点路由器进行配置。当每个路节点的参数配置完成后将发出一个确认信号给源节点，当源节点收到所有目的节点的确认信号后，标志同步参数配置完成，开始时钟同步过程。

所述接收从路由器发出的片上网络数据包并进行解包和缓存的具体步骤是；当路由器中的总线有效信号有效时，接收片上网络的微片数据包进行解包，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包，则为有效数据信号，对有效数据信号计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号并用异步FIFO的形式存储正确数据信号。

所述接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，包括，

若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包。

所述基于同步信息对路由器进行配置，包括，

基于路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号对路由器进行同步参数配置。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种片上网络时钟同步资源网络接口，其特征在于，

包括发送模块、接收模块和同步支持模块，所述发送模块与路由器、资源节点和所述同步支持模块电连接，所述接收模块与路由器、资源节点和所述同步支持模块电连接，所述同步支持模块与路由器电连接；

所述发送模块，用于接收路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包时则输出到资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取配置信息输出到所述同步支持模块；

所述接收模块，用于接收资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包，对于有效数据包，则输出到路由器；对于同步包，若判断目的地址不等于源地址则输出到路由器，若目的地址等于源地址则输出到所述同步支持模块；

所述同步支持模块，用于接收所述发送模块和所述接收模块发出的同步包并进行解包得到配置信息，并利用配置信息对路由器进行同步参数配置。

2.如权利要求1所述的一种片上网络时钟同步资源网络接口，其特征在于，

所述发送模块包括解包单元、数据校验单元和数据缓存单元，所述解包单元、数据校验单元和数据缓存单元依次电连接，所述解包单元，用于在接收状态时，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包则将数据包中的有效数据和校验码发送到所述数据校验单元，并输出有效数据信号；所述数据校验单元，用于接收所述有效数据信号并计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号，所述数据缓存单元，用于采用异步FIFO的形式存储正确数据信号，并将正确数据信号输出到资源节点。

3.如权利要求2所述的一种片上网络时钟同步资源网络接口，其特征在于，

所述解包单元，还用于在接收状态时，当路由器中的总线有效信号有效时，接收片上网络的微片数据包进行解包，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为同步数据包，则输出同步包数据请求信号和解包同步信号到所述同步支持模块。

4.如权利要求1所述的一种片上网络时钟同步资源网络接口，其特征在于，

所述接收模块包括打包单元、判断单元和数据传输单元，所述打包单元、所述判断单元和所述数据传输单元依次电连接，

所述打包单元，用于若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包；

所述判断单元，用于判断打包后的同步包的目的地址是否等于源地址；

所述数据传输单元，用于传输目的地址等于源地址的同步包至所述同步支持模块，目的地址不等于源地址的同步包至路由器。

5.如权利要求1所述的一种片上网络时钟同步资源网络接口，其特征在于，

所述同步支持模块包括反馈单元和路由器同步单元，所述反馈单元和所述路由器同步单元电连接，

所述反馈单元，用于接收数据传输单元的同步包信号并反馈是否收到，若收到则输出同步包信号到所述路由器同步单元；

所述路由器同步单元，用于输入同步包信号并进行解包提取同步信息，输出路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号到路由器进行同步参数配置。

6.一种片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，其特征在于，包括：

发送状态时，接收从路由器发出的片上网络的微片数据包并进行解包和缓存，若片上网络的微片数据包为有效数据包则发给资源节点；若片上网络的微片数据包为同步包时，则提取出配置信息输出到同步支持模块；

接收状态时，接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包；

对于有效数据包，则输出到路由器，对于同步包，若同步包的目的地址等于源地址，则将同步包发给所述同步支持模块对本地路由器进行配置，若目的地址不等于源地址，则将同步包输出到路由器进行片上路由；

接收同步包后提取同步信息；

基于同步信息对路由器进行配置。

7.如权利要求6所述的片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，其特征在于，接收从路由器发出的片上网络数据包并进行解包和缓存的具体步骤包括；

当路由器中的总线有效信号有效时，接收片上网络的微片数据包进行解包，接收数据信号，根据数据位判断接收微片的类型，若头微片为有效数据包，则为有效数据信号，对有效数据信号计算校验和，采用校验码进行码元校正后，输出正确数据信号并用异步FIFO的形式存储正确数据信号。

8.如权利要求7所述的片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，其特征在于，接收从资源节点发来的数据并打包为片上网络格式数据包的具体步骤包括：

若是数据请求信号和数据信号，则打包成有效数据包；若是同步包请求信号和数据信号，则打包成同步包。

9.如权利要求8所述的片上网络时钟同步资源网络接口的同步参数配置方法，其特征在于，基于同步信息对路由器进行配置的具体步骤包括：

基于路由器编码信号、同步使能信号、同步周期信号、同步策略信号和同步数据信号对路由器进行同步参数配置。

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