CN116775418B - 一种片上网络中的路由节点、频率调整方法及电子设备 - Google Patents
一种片上网络中的路由节点、频率调整方法及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供一种片上网络中的路由节点、频率调整方法及电子设备。所述路由节点包括端口监测模块、频率控制模块以及若干输出端口；所述端口监测模块，用于监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值；所述有效数据占用值用于表征输出端口在预设数量的时钟内的负载情况；所述频率控制模块，用于获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值；基于频率调整值对本地当前的工作频率进行调整。
Description
技术领域
本公开涉及片上网络技术领域，尤其涉及一种片上网络中的路由节点、频率调整方法及电子设备。
背景技术
片上网络（Network-on-Chip，NoC）是片上系统的一种新的互联方法。NoC带来了一种全新的核与核之间的片上通信方式，即由基于路由节点（router）之间的数据传输来代替传统的核与核之间的数据传输。片上网络相对于传统的核间通信提升了可扩展能力和通信效率，因此目前片上网络的应用较为广泛。随之而来的，业界也开始关注片上网络在使用过程中的各种问题，如功耗问题，如何对片上网络的功耗进行有效控制是业界目前亟需解决的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种片上网络中的路由节点、频率调整方法和电子设备，解决目前片上网络功耗较高的问题。
根据本公开的第一个方面，提供一种片上网络中的路由节点，所述路由节点包括端口监测模块、频率控制模块以及若干输出端口；
所述端口监测模块，用于监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值；所述有效数据占用值用于表征输出端口在预设数量的时钟内的负载情况；
所述频率控制模块，用于获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值；
基于频率调整值对本地当前的工作频率进行调整。
在一种实施方式中，每一输出端口对应一端口监测模块；
所述端口监测模块，具体用于监测其对应的输出端口，确定该输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数。
在一种实施方式中，每一输出端口对应一端口监测模块；
所述端口监测模块，具体用于监测其对应的输出端口，确定该输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，具体用于按照预设调整周期向所述端口监测模块获取所述若干输出端口的有效数据占用值；所述预设调整周期不小于所述预设数量的时钟的长度；
确定所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于所述均值确定频率调整值。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，具体用于根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值；其中，所述标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，具体用于将所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将所述调整方向和预设步长组合为频率调整值。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，具体用于根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，其中所述差值与频率调整值成正相关关系。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，具体用于根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值；其中，所述频率调整极值为所述路由节点能够调整到的最大工作频率和最小工作频率。
在一种实施方式中，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述频率控制模块，具体用于以所述若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]（X1>C），或
F2=[（F1-F4）（C-X1）]（X1<C）。
在一种实施方式中，所述频率控制模块，还用于识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值；其中最大输出端口为所述若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口；
若大于上限占用值，则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
根据本公开的第二个方面，提供一种片上网络中路由节点的频率调整方法，应用于片上网络中的路由节点，所述路由节点包括若干输出端口；所述方法包括：
监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值；所述有效数据占用值用于表征输出端口在预设数量的时钟内的负载情况；
获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值；
基于频率调整值对本地当前的工作频率进行调整。
在一种实施方式中，所述监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值，包括：
监测所述若干输出端口，确定每个输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数。
在一种实施方式中，所述监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值，包括：
监测所述若干输出端口，确定每个输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值。
在一种实施方式中，所述获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值，包括：
按照预设调整周期获取所述若干输出端口的有效数据占用值；所述预设调整周期不小于所述预设数量的时钟的长度；
确定所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于所述均值确定频率调整值。
在一种实施方式中，所述基于所述均值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值；其中，所述标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
将所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将所述调整方向和预设步长组合为频率调整值。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，其中所述差值与频率调整值成正相关关系。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值；其中，所述频率调整极值为所述路由节点能够调整到的最大工作频率和最小工作频率。
在一种实施方式中，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值，包括：
以所述若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]（X1>C），或
F2=[（F1-F4）（C-X1）]（X1<C）。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值；其中最大输出端口为所述若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口；
若大于上限占用值，则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
根据本公开的第三个方面，提供一种图形处理系统，包括上述第一个方面任一实施方式中的路由节点。
根据本公开的第四个方面，提供一种电子组件包括上述第三方面的图形处理系统。
根据本公开的第五个方面，提供一种电子设备包括上述第四方面的电子组件。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
图1为本公开一个实施例提供的片上网络的结构拓扑示意图；
图2为本公开一个实施例提供的一种路由节点的结构示意图；
图3为本公开一个实施例提供的另一种路由节点的结构示意图；
图4为本公开一个实施例提供的一种路由节点频率调整方法的流程示意图；
图5为本公开一个实施例提供的一种图形处理系统的结构示意图。
具体实施方式
在介绍本公开实施例之前，应当说明的是：
本公开部分实施例被描述为处理流程，虽然流程的各个操作步骤可能被冠以顺序的步骤编号，但是其中的操作步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。
本公开实施例中可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个特征，但是这些特征不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个特征与另一个特征进行区分。
本公开实施例中可能使用了术语“和/或”，“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联特征的任意和所有组合。
应当理解的是，当描述两个部件的连接关系或通信关系时，除非明确指明两个部件之间直接连接或直接通信，否则，两个部件的连接或通信可以理解为直接连接或通信，也可以理解为通过中间部件间接连接或通信。
为了使本公开实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本公开的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
片上网络 network-on-chip（NoC）是片上系统 system-on-chip（SoC）的一种新的通信方法。如图1所示，是一种通用的片上网络的网络拓扑示意图，其中，图中的IP节点可以是计算节点和存储节点等。计算节点包含处理器即IP核（CPU、DSP、GPU等），存储节点包含ROM、RAM、DRAM、SDRAM等。图中的R节点即为路由节点，主要负责完成IP节点之间的数据通信任务。NoC中IP节点产生一个数据包后，会通过特定的端口发送到源路由节点中，源路由节点会读取数据包中的地址信息，通过特定的路由算法计算出最佳路由路径，从而将数据包可靠的传输到目的路由节点，最终由目的IP节点接收此数据包。
在上述网络拓扑中可以看到，片上网络中的路由节点数量较多，因此数量较大的路由节点带来的功耗也较大。目前的实际工程中，片上网络的工作频率会固定在某一数值，该数值需要满足所有路由节点的最大工作频率，才能使片上网络中的各个路由节点都能够正常工作，因此，也造成了片上网络的功耗较大。例如，片上网络中共有100个路由节点，经过测试发现路由节点1在执行某项任务时所需的工作频率最大，为1.5GHZ，则为了能够使路由节点1正常工作，需要将片上网络的工作频率固定设置为1.5GHZ，而大部分节点实际上并不需要这么大的工作频率，并且路由节点1也不是每时每刻都需要如此大的工作频率，因此，采用这样的方案，片上网络会消耗较多的资源，功耗较大。
路由节点的功耗在片上网络的整体功耗中占比较大，因此如果可以对各个路由节点的功耗进行合理控制，则等于对片上网络的功耗进行了有效控制。另外，由于每个路由节点的主要工作就是将接收到的消息转发出去，可以是转发至其他的路由节点，也可以是转发至IP节点，进而，本公开提出可以对各个路由节点转发数据的情况进行监测，即对各个路由节点的负载情况进行监测，基于监测情况对各个路由节点的工作频率进行独立且动态的控制，进而做到有效控制片上网络的整体功耗。
基于上述构思，本公开提出一种片上网络中的路由节点，如图2所示，该路由节点可以包括端口监测模块、频率控制模块以及若干输出端口；如图2所示出的，可以是为每个输出端口配置一个对应的端口监测模块，可以理解的是，为了减少路由节点的占用面积，如图3所示，也可以是仅配置一个端口监测模块，用于监测全部输出端口的数据输出情况，输出端口具体为路由节点向其他节点输出数据的端口。
具体的，本公开提出的路由节点中，端口监测模块，可以用于监测若干输出端口，确定若干输出端口的有效数据占用值；其中，有效数据占用值用于表征输出端口在预设数量的时钟内的负载情况；
频率控制模块，用于获取若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值；基于频率调整值对本地当前的工作频率进行调整。
基于上述方案，路由节点内部通过配置端口监测模块来监测本地各个输出端口的数据输出情况来确定本地当前的负载情况，频率控制模块根据本地当前的负载情况来对本地的工作频率进行动态调整，从而可以实现片上网络中各个路由节点根据自身的实际需求来调整工作频率，进而片上网络整体的功耗可以得到有效的控制，相对于片上网络整体的工作频率保持在较高的状态，本公开的方案可以大大减少资源浪费，减少了不必要的功耗。
下面对本公开提到的端口监测模块和频率控制模块执行的操作进行详细说明。
先对端口监测模块执行的操作进行说明。
上文提到，可以在路由节点中为每一输出端口配置一个端口监测模块，这样，每个端口监测模块可以监测其对应的输出端口。
具体的，端口监测模块可以确定该输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数，以该时钟个数作为有效数据占用值。端口监测模块可以以预设数量的时钟为一个监测周期，确定在一个监测周期内传输有效数据的时钟个数，例如，以1000个时钟为一个监测周期，端口监测模块可以监测在1000个时钟中，有几个时钟传输了有效数据，例如有500个时钟传输了有效数据，则有效数据占用值即为500。
例如，某个路由节点有4个输出端口，表1示出的监测结果包括一个监测周期内该4个输出端口的有效数据占用值。
表1
可以理解的是，一个监测周期包括的时钟数量可以根据实际需求进行设定，本公开对此不进行限定，下文中均以一个监测周期包括1000个时钟为例进行说明。
除了以输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数作为有效数据占用值，在其他实施方式中，端口监测模块，还可以用于监测其对应的输出端口，确定该输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数，以该时钟个数与该预设数量的比值作为有效数据占用值，即与一个监测周期中的时钟数的比值作为有效数据占用值。
以1000个时钟为一个监测周期为例，端口监测模块可以监测在1000个时钟中，有几个时钟传输了有效数据，例如有500个时钟传输了有效数据，则有效数据占用值即为500/1000=50%。例如，某个路由节点有4个输出端口，表2示出的监测结果，包括一个时钟周期内，该4个输出端口的有效数据占用值。
表2
上述描述的两种有效数据占用值，都可以表征出输出端口在预设数量的时钟内的负载情况，即某个输出端口的有效数据占用值越高，则说明该输出端口的负载越大。
下面对频率控制模块执行的操作进行说明。
在端口监测模块确定了各个输出端口的有效数据占用值后，本公开中的频率控制模块，可以是基于端口监测模块确定的有效数据占用值来对路由节点的工作频率进行动态调整。
具体的，频率控制模块可以按照预设调整周期向端口监测模块获取该若干输出端口的有效数据占用值；其中，预设调整周期不小于预设数量的时钟的长度，即不小于监测周期的长度。
例如，预设调整周期可以等于端口监测模块的监测周期，即等于预设数量的时钟的长度，如监测周期包括的预设数量的时钟的长度为1000个时钟的长度，则预设调整周期可以是1000个时钟的长度。这样，在端口监测模块每次统计一次各个输出端口的有效数据占值后，频率控制模块就向端口监测模块获取一次各个输出端口的有效数据占值，并进行一次频率调整。
又例如，预设调整周期可以大于端口监测模块的监测周期，如为N倍的端口监测模块的监测周期，如监测周期包括的预设数量的时钟的长度为1000个时钟的长度，则预设调整周期可以是2000个时钟的长度。这样，在端口监测模块每统计两次各个输出端口的有效数据占值后，频率控制模块就向端口监测模块获取一次数据，并基于获取的数据进行一次频率调整，可以理解的是，预设调整周期可以是大于监测周期的任意长度，优选的，可以为监测周期的整数倍。在预设调整周期为监测周期的非整数倍时，频率控制模块可以是获取端口监测模块监测的完整周期的数据，例如，预设调整周期为监测周期的1.5倍，即端口监测模块每统计1.5次各个输出端口的有效数据占值后，频率控制模块就向端口监测模块获取一次数据，这样，频率控制模块在第一次获取时，可以获取端口监测模块第一个监测周期获取的数据，在第二次获取时，获取端口监测模块第二个监测周期和第三个监测周期的数据，以此类推。
频率控制模块在每个预设调整周期获取各个输出端口的有效数据占用值后，可以基于获取的有效数据占用值对频率进行调整。
以上描述了频率控制模块向端口监测模块获取有效数据占用值的方式，下面描述频率控制模块基于获取的有效数据占用值对频率进行调整的方式。
考虑到一个路由节点的负载实际上是由该路由节点上所有输出端口的负载决定的，即受到所有输出端口的负载影响。因此，在一种实施方式中，本公开提出频率控制模块可以是确定若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于该均值确定频率调整值。
如上所述，有效数据占用值可以是输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数，如上述表1的内容；还可以是输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与监测周期内预设数量时钟的比值，如上述表2的内容；下文均以有效数据占用值为输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数为例进行说明，并均以一个时钟周期包括1000个时钟为例进行说明。
频率控制模块在获取了各个输出端口的有效数据占用值后，即可以确定若干输出端口的有效数据占用值的均值，如上文所描述的，频率控制模块的预设调整周期可以大于或者等于端口监测模块的监测周期，以表1中的数据为例，例如，频率控制模块的预设调整周期等于端口监测模块的监测周期，表1中的数据是端口监测模块在当前监测周期监测到的数据，则频率控制模块基于该表1中的数据，可以确定若干输出端口的有效数据占用值的均值为（500+400+800+500）/4=550。又例如，频率控制模块的预设调整周期大于端口监测模块的监测周期，具体为两倍的监测周期，并且两次获取的有效数据占用值均为表1中的数据。则频率控制模块基于该表1中的数据，可以确定若干输出端口的有效数据占用值的均值为[（500+400+800+500）/4+（500+400+800+500）/4]/2=550。
频率控制模块在确定了若干输出端口的有效数据占用值的均值后，即可以根据该若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值。其中，标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值，该标准数据占用值可以为一个具体的有效数据占用值，也可以为多个有效数据占用值。在本公开中，频率调整值具体为调整到目标频率所需的频率变化量。
例如，当前工作频率为1GHZ，可以预设路由节点在当前工作频率下，负载正常情况下的有效数据占用值为500（1000个时钟中有500个时钟传输有效数据）或者400-600（1000个时钟中有400—600个时钟传输有效数据），可以理解的是，在一个监测周期的1000个时钟周期内，如果仅由400-600个时钟传输了有效数据，而其他时钟未传输数据，可以认为路由节点在当前工作频率在是负载正常的，如果有效数据占用值过高，即高于了标准占用值则说明负载较大，如果有效数据占用值过小，低于了标准占用值则说明负载较小。
下面对频率控制模块根据若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值的方式进行说明。
在一种实施方式中，为了实现各个节点能够平滑的调整频率，可以是以预设步长进行调整，例如预设步长为路由节点上电后的初始频率的10%，或者预设步长为预设大小的频率。
在本实施方式中，频率控制模块具体用于将若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将调整方向和预设步长组合为频率调整值。
仍以表1示出的数据为例，频率控制模块在获取了若干输出端口的有效数据占用值后，且预设调整周期等于监测周期，则频率控制模块确定的有效数据占用值的均值，即为（500+400+800+500）/4= 550，若标准占用值为400-600，有效数据占用值的均值在标准占用值的范围内，则说明当前的工作频率可以满足路由节点的工作需求，即路由节点在当前工作频率下属于负载正常的工作情况，因此不需要调整当前的工作频率。若有效数据占用值的均值大于标准占用值的范围，则说明当前工作频率不能满足路由节点的工作需求，路由节点的一些或全部端口在当前工作频率下属于过载的工作状态，因此确定频率调整方向为提升频率，进而，可以将当前的工作频率提升预设步长的大小。
若有效数据占用值的均值小于标准占用值的范围，则说明当前工作频率可以满足路由节点的工作需求，但是会浪费较多的时钟周期，路由节点的一些或全部端口在当前工作频率下属于较空闲的工作状态，因此确定频率调整方向为降低频率，进而，可以将当前的工作频率降低预设步长的大小。可以理解的是，上述是以标准占用值为多个值组成的标准占用值范围为例进行了说明，当标准占用值仅为一个值如500时，仍采用上述的方案进行调整，调整方式与上述类似，这里不再进行赘述。
在另一种实施方式中，考虑到以预设步长的方式进行调整可能调整过慢，因此本公开提出还可以根据有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定调节的步长，其中差值与步长成正相关关系。这样，差值越大，调节的步长越大，进而有效数据占用值的均值与标准占用值的差值差距较大时，可以使工作频率尽快调节到能够使路由节点正常工作所需的频率。
具体的，频率控制模块，可以用于以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、标准占用值C按照以下公式得到频率调整值F2：
F2=[F1((X1-C)/C)]。
例如，若干输出端口的有效数据占用值的均值为800，标准占用值C为500，当前频率为1GHZ，则频率调整值F2=（800-500）/5001GHZ=0.6GHZ，其中，步长即为0.6GHZ，目标频率为0.6GHZ+1GHZ=1.6GHZ。其中，目标频率为需要调整到的频率。
又例如，若干输出端口的有效数据占用值的均值为200，标准占用值C为500，当前频率为1GHZ，则频率调整值F2为（200-500）/5001GHZ= -0.6GHZ，其中，步长即为0.6GHZ，目标频率为-0.6GHZ+1GHZ=0.4GHZ。
可见，采用这种方式，根据有效数据占用值的均值与标准占用值的差值确定调整的步长和频率调整值可以是路由节点的工作频率尽快的调整到目标频率。可以理解的是，上述例子中是以标准占用值为一个有效数据占用值为例，当标准占用值为多个有效数据占用值时，可以选取标准占用值中的任一个值采用上述方式计算得到频率调整值。
考虑到在一些场景中，路由节点可能会有频率调整极值，即能够调整到的最大工作频率和最小工作频率，并且为了能够快速调整到目标频率，在又一种实施方式中，本公开提出，频率控制模块，具体用于根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值。
具体的，在有效数据占用值为输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与监测周期内的预设数量的比值时，频率控制模块，具体用于以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]（X1>C），或F2=[（F1-F4）/>（C-X1）]（X1<C）。
另外，在有效数据占用值为输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数时。频率控制模块，具体用于以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）/X]（X1>C），或F2=[（F1-F4）/>（C-X1）/X]（X1<C）。其中，X为端口监测模块一个监测周期内包括的时钟个数，即上文提到的预设数量。
在本实施方式中，根据有效数据占用值的均值和标准占用值的差值、当前工作频率与频率调整极值（最大工作频率和最小工作频率）的差值，确定频率调整值，其中当前工作频率与频率调整极值的差值是当前频率能够调整的最大幅度，而有效数据占用值的均值和标准占用值差值，则反映了路由节点由当前工作状态调整到正常工作状态所需要的变化度。因此，基于该方式可以使路由节点根据需求确定频率调整值。
上文中，均是只利用若干输出端口的有效数据占用值的均值来确定频率调整值。在一些极端的场景中，路由节点的多个输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值不大，但是路由节点中某些端口的占用率却较高或较低。例如路由节点共4个端口，如表3所示，为端口监测模块在某个监测周期监测到的有效数据占用值。
表3
可见，四个输出端口的有效数据占用值的均值为525，如果标准占用值为400-600，则该有效数据占用值的均值还在标准占用值的范围内，则不需要调整当前的频率。而如果标准占用值为一个数值，例如为500，则效数据占用值的均值与标准占用值的差值较小，因此经过调整后工作频率的调整幅度也较小。而输出端口P0的有效数据占用值明显已经远超了标准占用值，仅仅小幅度的调整工作频率可能并不能有效满足P0的需求。在有某个输出端口的有效数据占用值过小时，也存在类似的问题，即当前工作频率还是远远超过了某个输出端口的需求。
不同之处在于，如果当前工作频率远远超过了某个输出端口的需求，只会造成该一个端口产生一定的资源浪费和额外的功耗。而如果当前工作频率远远小于某个输出端口的需求，则可能会造成该端口无法正常工作甚至丢失数据。
因此，本公开提出，将若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口（以下称为最大输出端口）的需要也考虑在内，尽可能的使的工作频率向最大输出端口的需求方向调整，避免该最大输出端口无法正常工作。
在本实施例中，频率控制模块，用于识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值，上限占用值可以根据实际工作经验设置，该上限占用值可以是能够影响到端口正常工作的有效数据占用值（如90%），如果最大输出端口的有效数据占用值大于该上限值，则说明当前工作频率可能会使端口不能正常工作。可以理解的是，该上限占用值一定大于标准占用值。
如果最大输出端口的有效数据占用值大于该上限占用值，频率控制模块则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
具体的，如果采用预设步长对当前工作频率进行调整的方式，则
频率调整值为上述提到的调整方向和预设步长组合，以及升高第一步长。其中，预设步长大于第一步长，例如，预设步长可以是第一步长的整数倍，例如预设步长为0.1GHZ，而第一步长为0.02GHZ，本公开对此不进行限定，只要保证预设步长大于第一步长即可。由于预设步长的调整是所有输出端口共同决定的，而第一步长是最大输出端口决定的，因此务必使最大输出端口对频率调整值的影响小于所有输出端口对频率调整值的影响。
如果是根据输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，则可以以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大输出端口的有效数据占用值X2和标准占用值C按照以下公式得到频率调整值F2：
F2=[F1((X1-C)/C)]+K[F1/>((X2-C)/C)]（K<1/n），其中n为本地路由节点中输出端口的个数。
若是根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值。则在有效数据占用值为输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值时，频率控制模块，具体用于以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、最大输出端口的有效数据占用值X2、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]+K[（F3-F1）/>（X2-C）]（X1>C，K<1/n），或F2=[（F1-F4）/>（C-X1）+K[（F3-F1）/>（X2-C）]（X1<C,K<1/n）。
在有效数据占用值为输出端口在预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数时，频率控制模块，具体用于以若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、最大输出端口的有效数据占用值X2、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）/X]+K[（F3-F1）/>（X2-C）/X]（X1>C，K<1/n），或F2=[（F1-F4）（C-X1）/X]+K[（F3-F1）/>（X2-C）/X]（X1<C，K<1/n），其中n为本地路由节点中输出端口的个数。
采用上述方式，可以将最大输出端口的需求也考虑在内，即将最大输出端口的有效数据占用值融入到频率调整值的计算方式中，可以使频率调整值更大，使调整后的工作频率尽可能的满足最大输出端口的工作需求，又为了避免最大输出端口对频率调整值的影响过大，因此约定权重K要较小，优选的K要小于1/n。
如图4所示，基于相同的发明构思，本公开还提出一种片上网络中路由节点的频率调整方法，应用于片上网络中的路由节点，所述路由节点包括若干输出端口；如图4所示，该方法包括：
监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值；所述有效数据占用值用于表征输出端口在预设数量的时钟内的负载情况；
获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值；
基于频率调整值对本地当前的工作频率进行调整。
在一种实施方式中，所述监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值，包括：
监测所述若干输出端口，确定每个输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数。
在一种实施方式中，所述监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口的有效数据占用值，包括：
监测所述若干输出端口，确定每个输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值。
在一种实施方式中，所述获取所述若干输出端口的有效数据占用值，基于获取的有效数据占用值确定频率调整值，包括：
按照预设调整周期获取所述若干输出端口的有效数据占用值；所述预设调整周期不小于所述预设数量的时钟的长度；
确定所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于所述均值确定频率调整值。
在一种实施方式中，所述基于所述均值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值；其中，所述标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
将所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将所述调整方向和预设步长组合为频率调整值。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，其中所述差值与频率调整值成正相关关系。
在一种实施方式中，所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值；其中，所述频率调整极值为所述路由节点能够调整到的最大工作频率和最小工作频率。
在一种实施方式中，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值，包括：
以所述若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]（X1>C），或
F2=[（F1-F4）（C-X1）]（X1<C）。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值；其中最大输出端口为所述若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口；
若大于上限占用值，则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
基于相同的发明构思，本公开还提出一种图形处理系统，如图5所示，其至少包括：
GPU core，用来处理命令，例如处理画图的命令，根据画图命令，执行图像渲染的Pipeline。其中，GPU core里面主要包含了计算单元，用于执行shader编译后的指令，属于可编程模块，由大量的ALU组成；Cache（存储器），用于缓存GPU core的数据，以减少对内存的访问；控制器（图中未示出）另外，GPU core 还具有多种功能模块，例如光栅化（3D渲染管线的一个固定的阶段）、Tilling（TBR和TBDR GPU架构中对一帧进行划片处理）、裁剪（3D渲染管线的一个固定的阶段，裁剪掉观察范围外，或者背面不显示的图元）、后处理（对画完的图进行缩放，裁剪，旋转等操作）等。
通用DMA，用于执行主机内存到GPU显卡内存之间的数据搬移，例如，用于3D画图的vertex数据，通用DMA将vertex数据从主机内存搬到GPU显卡内存；
片上网络，用于SOC上各个master和salve之间的数据交换；其中，本公开提出的路由节点就应用在在片上网络中；
应用处理器，用于SOC上各个模块任务的调度，例如GPU渲染完一帧图后通知应用处理器，应用处理器再启动显示控制器将GPU画完的图显示到屏幕上；
PCIe控制器，用于和主机通信的端口，实现PCIe协议，使GPU显卡通过PCIe端口连接到主机上。主机上运行了图形API,以及显卡的驱动等程序；
内存控制器，用于连接内存设备，用于保存SOC上的数据；
显示控制器，用于控制将内存里的frame buffer以显示端口(HDMI, DP等)输出到显示器上；
视频解码器，用于将主机硬盘上的编码的视频解码成能显示的画面。
视频编码器，用于将主机硬盘上原始的视频码流编码成指定的格式返回给主机。
基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种电子组件，该电子组件包括上述任一实施例中所述的图形处理系统。在一些使用场景下，该电子组件的产品形式体现为显卡；在另一些使用场景下，该电子组件的产品形式体现为CPU主板。
本公开实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述的电子组件。在一些使用场景下，该电子设备的产品形式是便携式电子设备，例如智能手机、平板电脑、VR设备等；在一些使用场景下，该电子设备的产品形式是个人电脑、游戏主机等。
以上尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改，本领域的技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，做出的变更和修改也应视为本公开实施例的保护范围。
Claims (19)
1.一种片上网络中的路由节点，所述路由节点包括端口监测模块、频率控制模块以及若干输出端口；
所述端口监测模块，用于监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数，或者，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述频率控制模块，用于获取所述若干输出端口的有效数据占用值，确定所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于所述均值确定频率调整值；
基于频率调整值对所述路由节点当前的工作频率进行调整。
2.根据权利要求1所述的路由节点，
所述频率控制模块，具体用于按照预设调整周期向所述端口监测模块获取所述若干输出端口的有效数据占用值；所述预设调整周期不小于所述预设数量的时钟的长度。
3.根据权利要求1所述的路由节点，
所述频率控制模块，具体用于根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值；其中，所述标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值。
4.根据权利要求3所述的路由节点，
所述频率控制模块，具体用于将所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将所述调整方向和预设步长组合为频率调整值。
5.根据权利要求3所述的路由节点，
所述频率控制模块，具体用于根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，其中所述差值与频率调整值成正相关关系。
6.根据权利要求3所述的路由节点，
所述频率控制模块，具体用于根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值；其中，所述频率调整极值为所述路由节点能够调整到的最大工作频率和最小工作频率。
7.根据权利要求6所述的路由节点，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述频率控制模块，具体用于以所述若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）] （X1>C），或
F2=[（F1-F4）（C-X1）] （X1<C）。
8.根据权利要求3所述的路由节点，
所述频率控制模块，还用于识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值；其中最大输出端口为所述若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口；
若大于上限占用值，则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
9.一种片上网络中路由节点的频率调整方法，应用于片上网络中的路由节点，所述路由节点包括若干输出端口；所述方法包括：
监测所述若干输出端口，确定所述若干输出端口在每个监测周期的有效数据占用值；其中，每个监测周期包括预设数量的时钟，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数，或者，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值
获取所述若干输出端口的有效数据占用值，确定所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，基于所述均值确定频率调整值；
基于频率调整值对所述路由节点的工作频率进行调整。
10.根据权利要求9所述的方法，
所述获取所述若干输出端口的有效数据占用值，包括：
按照预设调整周期获取所述若干输出端口的有效数据占用值；所述预设调整周期不小于所述预设数量的时钟的长度。
11.根据权利要求9所述的方法，所述基于所述均值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值；其中，所述标准占用值为在当前工作频率下、所述路由节点负载正常情况下的有效数据占用值。
12.根据权利要求11所述的方法，
所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
将所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值进行比对；
根据比对结果确定调整方向，将所述调整方向和预设步长组合为频率调整值。
13.根据权利要求11所述的方法，
所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值与标准占用值的差值，和当前工作频率确定频率调整值，其中所述差值与频率调整值成正相关关系。
14.根据权利要求11所述的方法，
所述根据所述若干输出端口的有效数据占用值的均值，与标准占用值确定频率调整值，包括：
根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值；其中，所述频率调整极值为所述路由节点能够调整到的最大工作频率和最小工作频率。
15.根据权利要求14所述的方法，所述有效数据占用值为预设数量的时钟内传输有效数据的时钟个数与所述预设数量的比值；
所述根据当前工作频率与频率调整极值的差值，和，有效数据占用值的均值和标准占用值差值，确定频率调整值，包括：
以所述若干输出端口的有效数据占用值的均值X1、当前的工作频率F1、最大工作频率F3、最小工作频率F4、标准占用值C按照以下方公式得到频率调整值F2：
F2=[（F3-F1）（X1-C）]（X1>C），或
F2=[（F1-F4）（C-X1）]（X1<C）。
16.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
识别最大输出端口的有效数据占用值，确定该占用值是否大于上限占用值；其中最大输出端口为所述若干输出端口中有效数据占用值最大的输出端口；
若大于上限占用值，则基于该最大输出端口的有效数据占用值、若干输出端口的有效数据占用值的均值和标准占用值确定频率调整值。
17.一种图形处理系统，包括权利要求1-8任一项所述的路由节点。
18.一种电子组件，包括权利要求17所述的图形处理系统。
19.一种电子设备，包括权利要求18所述的电子组件。
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