DE112009000834B4

DE112009000834B4 - Expressvirtuelle Kanäle in einem Paketvermittelten Auf-Chip Verbindungsnetzwerk

Info

Publication number: DE112009000834B4
Application number: DE112009000834.8T
Authority: DE
Inventors: Amit Kumar; Partha P. Kundu
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: BRPI0911376A2; JP5335892B2; WO2009146025A3; JP2011511989A; BRPI0911368A2; KR101170262B1; WO2009146027A1; US8223650B2; KR20100134004A; CN101978659A; DE112009000834T5; GB2470878A; CN101978659B; CN103501285B; GB2470878B; DE112009000836T5; RU2010139595A; US9391913B2; JP2011517903A; US20090252171A1

Abstract

Ein Verfahren umfassend: Aufnehmen einer Express-Flusssteuerungseinheit aus einem Quellknoten eines paketvermittelten Netzwerks über einen expressvirtuellen Kanal; und Weiterleiten der Express-Flusssteuerungseinheit direkt an eine Ausgabeverbindung, um sie an einen Senkknoten zu senden, basierend auf einem Vergleich eines Starvation-Zählers und eines Starvation-Schwellenwertes, wobei der Starvation-Zähler jedesmal aktualisiert wird, wenn eine normale Flusssteuerungseinheit, die an die gleiche Ausgabeverbindung gerichtet ist wie die Express-Flusssteuerungseinheit, gepuffert wird, wobei die Express-Flusssteuerungseinheit einen oder mehrere Zwischen-Routerknoten entlang einem oder mehreren vordefinierten Pfaden zwischen Paaren von Knoten auslässt, ohne dass die Express-Flusssteuerungseinheit gepuffert und durch eine Router-Pipeline an jedem Routerknoten hindurchzugehen, und wobei die Express-Flusssteuerungseinheit gegenüber anderen Nichtexpress-Flusssteuerungseinheiten in dem paketvermittelten Netzwerk bevorzugt behandelt wird, wobei die Express-Flussteuerungseinheit auf dem expressvirtuellen Kanal übermittelt wurde.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Feld der Kommunikation zwischen Komponenten auf einem Chip Multi-Prozessor. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter insbesondere das Erzeugen von expressvirtuellen Kommunikationskanälen zwischen Komponenten auf einem Chip-Multi-Prozessor.
2. Einleitung
Ein ChipMulti-Prozessor (CMP) oder ASOC (Application-specific Systems-On-a-Chip) kann eine Vielzahl von Komponenten aufweisen, die miteinander kommunizieren. Diese Komponenten können solche Gegenstände wie ein Prozessor, ein Cache, ein Datenregister, oder andere Chipkomponenten sein. Die Chipkomponenten können unter Benutzung eines Bussystems oder eines hierfür vorgesehenen Verdrahtungssystems kommunizieren. Jedes dieser Systeme kann eine große Menge an Verdrahtung benötigen, die wertvollen Platz auf dem Chip aufbraucht, und auch Interferenzen zwischen den Signalen erzeugen kann.
Die Komponenten können in platzeffizienterer Weise unter Benutzung eines Paket-Vermittlungs-Systems (packet switching system) kommunizieren. Ein Paket-Vermittlungs-System kann durch Übermitteln von Paketen von Daten von Komponente an Komponente arbeiten und dadurch die Anzahl der Verdrahtung zwischen beliebigen zwei Komponenten verringern.
US 2005/0251500 A1 offenbart Verfahren zum Zugreifen auf eine Datei in einem Datennetzwerk. Um Konflikte beim Zugriff auf Dateien von mehreren Seiten zu vermeiden, ist ein Lock offenbart. Dieser wird von einem Inhaber der Datei vergeben, um vorübergehenden exklusiven Zugriff auf die Datei zu gewährleisten.
US 2005/0100025 A1 offenbart eine bypass pipe, die dynamisch eingerichtet wird anhand der Anzahl von Paketen, die an einen Zielknoten gesendet werden.
Die US 2006/0092832 A1 offenbart die Reduzierung eines Zählers in einem Zwischenknoten, wobei beim Zählerwert 0 das Paket gelöscht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird darauf hingewiesen, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungen der Erfindung darstellen und daher nicht als beschränkend für den Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden sollen, wobei die Erfindung mit zusätzlichen Spezifikationen und Details beschrieben und erläutert wird unter Benutzung der beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Chip Multiprozessor Komponentendatenpaketübertragungssystems zeigt.
2 ein zweidimensionales Gitternetzwerk in einem Ausführungsbeispiel einer Komponentennetzwerk zeigt.
3 ein Blockdiagramm einer Ausführung einer Router-Knotenmikroarchitektur, die einen expressvirtuellen Kanal darstellt.
4 ein zweidimensionales Gitternetzwerk in einem Ausführungsbeispiel eines dynamischen expressvirtuellen Kanalkomponentennetzwerks auf einem Chip zeigt.
5 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines routen-flexiblen dynamischen expressvirtuellen Kanalkomponentennetzwerks auf einem Chip zeigt.
6 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für einen Routerknoten, um ein Datenpaket von einem virtuellen Netzwerk zu verarbeiten zeigt.
7 ein Gitternetzwerk eines Ausführungsbeispiels eines Ereignisses des Verhungerns in einem expressvirtuellen Kanalnetzwerk zeigt.
8 eine Zeitlinie eines Ausführungsbeispiels eines normalen virtuellen kanalkredit-basierten Puffermanagementsystems zeigt.
9 eine Zeitlinie eines Ausführungsbeispiels eines expressvirtuellen kanalkredit-basierten Puffermanagementsystems zeigt.
10 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Pufferzählung für ein statisches Puffermanagementsystem zeigt.
11 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Pufferzählens für ein dynamisch geteiltes Puffermanagementsystem zeigt.
12 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Kombination von Faden, die zu und von einem vorgegebenen Knoten zugänglich sind, zeigt.
13 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines statischen Aufteilens von virtuellen Kanälen zeigt.
14 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Computersystems, das als Routerknoten arbeiten kann, zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden in der Beschreibung erläutert und werden teilweise aus der Beschreibung klar werden oder können durch die Ausführung der Erfindung erlernt werden. Merkmale und Vorteile der Erfindung können mittels dieser Instrumente und Kombinationen insbesondere denen in den angefügten Ansprüchen realisiert und erhalten werden. Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden vollständig aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen ersichtlich, oder können durch das in die Praxis setzen der Erfindung erlernt werden, wie dies im Folgenden beschrieben ist.
Verschiedene Ausführungen der Erfindung werden im Detail im Folgenden beschrieben. Während spezifische Implementierungen diskutiert werden, sollte verstanden werden, dass dies nur für Darstellungszwecke getan wird. Eine Person, die in der dargestellten Technik bewandert ist, wird erkennen, dass andere Komponenten und Konfigurationen genutzt werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Vielzahl von Ausführungen wie Verfahren, eine Vorrichtung und ein Satz von Computerbefehlen und andere Ausführungen, die zu dem Grundkonzept der Erfindung gehörig sind. Ein Verfahren, der Routerknoten und ein Satz von Befehlen zur Benutzung von expressvirtuellen Kanälen in einem Komponentennetzwerk auf einem Chip sind offenbart. Ein Eingabelink kann eine Express-Flusssteuerungseinheit von einem Quellknoten in einem paketvermittelten Netzwerk über einen expressvirtuellen Kanal empfangen. Ein Ausgabelink kann die Express-Flusssteuereinheit an einen Senkknoten senden. Ein Schalterallokator kann den die Express-Flusssteuereinheit direkt an den Ausgabelink weiterleiten.
Ein Chip-Multiprozessor (CMP) oder ein ASOC (Application-specific System On a Chip) kann viele Komponenten aufweisen, die miteinander kommunizieren müssen. Diese Komponenten können Paketvermittlung nutzen, um Daten ohne Nutzung einer exzessiven Menge von Chipfläche zu übermitteln. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführung eines Chip-Multiprozessorkomponentendatenübertragung 100. Eine Komponente, die als Quellknoten 102 arbeitet, kann ein Satz von Daten in ein Datenpaket organisieren. Das Datenpaket kann in einem oder mehreren Steuereinheiten (FLITs) aufgeteilt sein. Der Quellknoten 102 kann jedes FLIT an die nächste erreichbare Komponente übertragen. Die aufnehmende Komponente, die als Routerknoten 104 arbeitet, kann die Daten an die nächste Komponente übermitteln, bis die Komponente erreicht ist, die als Senkknoten 106 arbeitet. Der Pfad der FLIT folgt dem Quellknoten 102 an den Senkknoten 106 und kann in einem virtuellen Kanal organisiert sein. In einem normalen virtuellen Kanal (NVC) 108 kann ein Quellknoten 102 ein FLIT an einen Routerknoten 104 übermitteln, der den FLIT puffern kann, den FLIT organisiert und andere FLITs, die durch die Pipeline kommen, und dann diese an die Ausgabeschnittstelle sendet, um sie an den nächsten Routerknoten 104 oder den Senkknoten 106 zu senden.
Ein expressvirtueller Kanal (EVC) 110 kann dazu genutzt werden, die Performance und die Energielücke zwischen einem Paket On-Chip Netzwerk und der idealen Verbindungsfläche dadurch zu schließen, dass die Latenz und Energie eines dedicated link genutzt werden. Ein EVC 110 kann es den FLITs erlauben, die Zwischen-Routerknoten 104 auszulassen entlang vordefinierter Pfade zwischen Paaren von Knoten. Ein FLIT, das auf einem EVC 110 reist, kann ein Vorrang über anderen FLITs gegeben werden, um diesen zu erlauben, direkt den Outputlink zu nutzen, ohne zunächst gepuffert zu werden und durch die Pipelinerouter an jedem Routerknoten 104 hindurch zu gehen. Der EVC 110 kann die Erzeugung von Flüssen innerhalb des Netzwerks auf eine Weise erlauben, die ähnlich dem Schaltkreisschalten ist, ohne dass eine Schaltsetupphase eingeschaltet ist, was signifikant die Paketübertragungsdauer herabsetzt. Darüber kann dadurch, dass es einem FLIT erlaubt wird, virtuell den Zwischenrouterknoten 104 zu umgehen, ein EVC 110 die Menge des Pufferns reduzieren, die Aktivität des Routerschaltens und eine Pro-sprung-Ressourcen-Verstopfung, wodurch die Energie und Effizienz pro Fläche verbessert wird.
2 zeigt ein zwei-dimensionales Gitternetzwerk eines Ausführungsbeispiels eines statischen EVC paketvermittelten Netzwerks 200. Während ein paketvermitteltes Chipmultiprozessornetzwerk beschrieben wird, kann ein EVC 110 in jedem Paket geschalteten Netzwerk genutzt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Größe und die zwei-dimensionale Natur des Gitternetzwerks nur illustrativ sind und in keiner Weise für die Zwecke dieser Erfindung definitiv notwendig. Jeder Knoten 202 kann als Quellknoten 102 dienen einen Routerknoten 104 oder als Senkknoten 106. Jeder Knoten 202 in dem Netzwerk 200 kann mit einem benachbarten Knoten 202 über ein NVC 108 verbunden sein. Weiter kann ein Knoten 202 mit einem nicht benachbarten Knoten durch ein EVC 110 verbunden sein, was einem FLIT erlaubt eine Vielzahl von Zwischenknoten zu durchqueren oder Routerknoten 104 entlang eines vordefinierten Pfades ohne stoppen oder puffern an einem Routerknoten 104. Zum Beispiel kann ein FLIT, das von dem Knoten B zu dem Knoten G reist, einen regulären NVC-Pfad 108 vom Knoten B zum Knoten D nehmen und dann ein EVC 110 oder eine Verbindung vom Knoten D zum Knoten G. Ein EVC 110 kann die Latenz durch die Routerknoten 104 eliminieren, wie zum Beispiel Knoten E und F, und kann Strom sparen durch Eliminieren aller Puffervorgänge in den Routerknoten 104. In einem statischen EVC Netzwerk können spezifische Quellknoten 102 und Senkknoten 106 durch einen EVC 110 verbunden werden. Während ein statischer EVC 110 von vier Knoten im vorliegenden Beispiel genutzt wird, kann ein statischer EVC 110 mit größerer oder geringerer Länge, ebenso wie ausgewählt, genutzt werden.
Der Router kann die Expressverbindungen am Beginn einer virtuellen Kanalflusssteuerung implementieren. Der Router kann virtuelle Kanäle auswählen, die nur von Datenpaketen, die auf Expresspfaden reisen, genutzt werden. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Routerknoten-Mikroarchitektur 300, die einen EVC 110 implementiert. Ein Routerknoten 104 kann ein FLIT über einen virtuellen Kanal auf einer Eingabeverbindung 302 empfangen und den FLIT an ein Flusssteuerungsmodul 304 übergeben. Die virtuellen Kanäle, die zur Flusssteuerung genutzt werden, können als NVCs 108 und EVCs 110 angeordnet sein. Das Flusssteuermodul 304 kann virtuelle Kanäle nutzen, um eine FLIT Priorität zu bestimmen beim Auswählen welcher FLIT an einen bestimmten Ausgabelink 306 weitergeleitet wird, der durch einen Querträgerschalter 308 ausgewählt wird.
Ein Routenberechnungslogikmodul 310 kann die Routenberechnung berechnen oder einen Pfad eines Datenpaketes, das zwischen einem Quellknoten 102 und einem Senkknoten 106 reist, an jedem Knoten 104. Das Routenberechnungslogikmodul 310 kann für die Qualifizierung, ob ein Datenpaket auf ein EVC 110 gesetzt wird, verantwortlich sein. Zusätzlich kann die Routenberechnungslogik 310 als Modul ein vorausschauendes Routing für alle Datenpakete durchführen, so dass, wenn einmal ein Datenpaket einen Knoten oder einen EVC Pfad 110 Endpunkt erreicht, die Routenberechnung nicht im kritischen Pfad der Routerpipeline sein muss. Die Routenberechnung muss auf keine Weise den Basisroutingalgorithmus, der benutzt wird beeinflussen. Ein ECV-Allokator 312 kann ein EVC 110 an ein Datenpaket anfügen zum Zwecke der Nutzung eines Expresswegs, um zwischen einem Paar von Knoten befördert zu werden, während ein NVC-Allokator 314 ein NVC 108 oder ein anderes Datenpaket anfügen kann, um zu einem benachbarten Knoten zu reisen.
Das Flusssteuerungsmodul 304 kann die FLIT von einem EVC 110 über einen EVC Eingabepuffer (EVC BUF) 316 oder von einem NVC 108 über einen NVC Eingabepuffer (NVC BUF) 318 empfangen. Ein EVC Zwischenspeicher 320 kann einen FLIT inszenieren, wenn es durch jeden Routerknoten 104 auf seinem Expressweg 110 passiert. Ein FLIT, das durch das EVC Zwischenregister 320 übertragen wird, kann jeden anderen Datenpaketfluss auf dem gleichen Ausgabeport 306 vorausnehmen. Der EVC Zwischenspeicher 320 kann eine aktuelle Datenpaketübertragung zwischen zwei Knoten unterbrechen, so dass diese nicht durch einen Quellknoten 102 übertragen werden, wie zum Beispiel ein Niedrigprioritäts-EVC-Fluss.
Ein Vermittlerallokator 322 kann einen EVC Fluss 110 über einen NVC Fluss 108 bevorzugen. Der Vermittlerallokator 322 kann einen EVC Fluss 110 von FLITs mit geringeren Sprüngen an den Quellknoten 102 unterbrechen, so dass ein EVC Fluss 110 der FLITs mit mehr Sprüngen jenen Routerknoten 104 nutzen kann. Der Vermittlerallokator 322 kann einen EVC Fluss 110 der FLITs an einem näheren Quellknoten 102 unterbrechen, so dass ein EVC Fluss 110 der FLITs von einem entfernteren Knoten 102 den Routerknoten 104 nutzen kann.
Das Netzwerk 200 kann statistisch in EVCs 110 und NVCs 108 aufgeteilt werden oder kann auf mehr Dynamik erzeugte virtuelle Kanäle aufweisen. 4 zeigt ein zweidimensionales Gitternetzwerk eines Ausführungsbeispiels eines dynamischen EVC paketvermittelten Netzwerks 400. In einem dynamischen EVC paketvermittelten Netzwerk 400 kann jeder Satz von Sprüngen zwischen den Knoten 202 als ein dynamisches EVC 402 bezeichnet werden. Die Länge des EVC Pfades 402 kann wie gewünscht für den Pfad eines vorgegebenen Datenpfades bemessen werden innerhalb einer maximalen EVC Länge, wie sie durch die Komponentenbeschränkungen des Netzwerks bestimmt ist. Zum Beispiel kann in einem statischen EVC Netzwerk 200 ein Quellknoten 102 von einem Knoten B zu einem Knoten C übertragen werden und von einem Knoten C zum Knoten D über einen Einzelsprung NVC Pfad 108 und von Knoten D zu Knoten G über ein statistisch angeordneten EVC Pfad 110. In einem dynamischen Netzwerk, das einen Dreisprung maximalen EVC Pfad 402 erlaubt, kann der Quellknoten 102 ein FLIT direkt vom Knoten B zum Knoten E senden und kann dann eine Untergruppe des EVC Pfades 402 auf einer Zweisprunglänge genutzt werden, um zum Knoten G usw. zu senden.
5 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines routenflexiblen dynamischen EVC Komponentennetzwerks auf einem Chip 500. Zu gewissen Zeiten kann ein Datenpfad nicht dazu in der Lage sein den optimalen EVC Pfad 502 zu wählen, wie zum Beispiel den längsten EVC Pfad 502 aufgrund von Ressourcenbeschränkungen. In diesem Fall kann ein Quellknoten 102 ein FLIT über einen alternativen EVC Pfad 504 senden, wie zum Beispiel den nächstkürzeren EVC Pfad 504 mit den vorhandenen Ressourcen. Zum Beispiel kann der effizienteste Datenpfad für einen Quellknoten 102 um ein FLIT an den Senkknoten G 106 zu senden sein, ein FLIT direkt von dem Quellknoten zum Knoten D entlang eines ersten optimalen EVC Pfades 502 zu senden, dann von einem Routerknoten D 104 zum Senkknoten G 106 entlang eines zweiten optimalen EVC Pfades 502. Jedoch kann der effizienteste Datenpfad nicht die notwendigen Resourcen aufweisen. Der Quellknoten A 102 kann den FLIT entlang eines alternativen Pfades 504 zum Absenkknoten senden. Der Quellknoten A 102 kann den FLIT entlang eines alternativen EVC Pfades 504 zum Routerknoten C 104 senden, dann von dem Routerknoten C 104 zum Routerknoten E 104 und dann von dem Routerknoten E 104 zum Absenkknoten 106. Der EVC Allokator 212 kann die beste Route durch Betrachten der Routinginformation in dem Datenpaket bestimmen.
6 stellt in einem Flussdiagramm ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens 600 einen Routerknoten dar, um ein FLIT von einem virtuellen Kanal zu bearbeiten. Der Routerknoten 104 kann ein FLIT über einen virtuellen Kanal (VC) empfangen (Block 602). Wenn der FLIT ein normaler FLIT (NF) ist (Block 604), dann kann der Routerknoten 104 den NF in einen Eingabepuffer (Block 606) speichern und dann den NF bearbeiten (Block 608). Ein NF kann ein FLIT sein für den der Routerknoten 104 der Quellknoten 102 ist, wobei ein FLIT, der an dem Routerknoten 104 auftrifft von einem benachbarten Knoten auf ein NVC 108 auftrifft oder ein FLIT für den der Routerknoten 104 der Endpunkt eines EVC 110 ist, aber der nicht der Absenkknoten 106 ist. Der Eingabeport kann ein NVC Eingabepuffer 318 sein, wenn auf einem NVC 108 ankommend oder ein EVC Eingabepuffer 316, wenn auf einem EVC 110 ankommend. Der Routerknoten 104 kann den bearbeiteten NF an das Ausgabelink 306 weiterleiten, auf Block 610. Wenn der FLIT ein Express FLIT ist (EF) 110 (Block 604), dann kann der Routerknoten 104 den EF an den Ausgabelink 306 weiterleiten (Block 612). Ein Express FLIT kann ein FLIT sein, der von dem Routerknoten 104 in der Mitte eines EVC 110 empfangen ist.
In jedem Netzwerk, das vorreservierte Bandbreiten für spezifische Mitteilungsflüsse aufweist, kann ein Aushungern auftreten, wenn Mitteilungen, die auf voretablierten Schaltungen übertragen werden, andere Mitteilungen blockieren. 7 zeigt in einem Gatternetzwerk eine Ausführung eines Auftretens von Aushungern 700 in einem EVC Netzwerk. Die höhere Priorität, die zu den EFs 702 gegeben ist, kann zu einem Aushungerszenario 704 führen. Insbesondere kann, wenn ein Routerknoten D 104 entlang des Pfades eines EVC 702 immer ein EF zur Bedienung Einkommen besitzt ein NF, das lokal an dem Routerknoten D 104 gepuffert ist, nie eine Chance bekommen, den physikalischen Kanal zu nutzen. Ein Expressdatenpaket von weiter aufwärts kann auch kontinuierlich ein Expressdatenpaket auf einem anderen EVC 110 aushungern, das von einem weiter abwärts gelegenen Router stammt.
Um dies zu beheben, kann jeder Routerknoten 104 eine Zählung der Anzahl von aufeinander folgenden Zyklen durchführen, für die der Routerknoten 104 als spezifischer EVC Pfad 110 diente. Nachdem Express FLITs für eine Grenzanzahl von aufeinander folgenden Zyklen bedient wurden, kann der Routerknoten 104 eine Aushungermitteilung senden, wie zum Beispiel eine Mitteilung „Beginne Aushungerverhinderung” oder ein „Aushungern AN” Token, oberhalb des EVC Quellknotens A 102 entlang der Kreditkanäle. Bei Empfang dieses Tokens kann der Quellknoten A 102 das Aussenden von EFs auf der entsprechenden Verbindung beenden, so dass ein lokal ausgehungerter FLIT bedient wird. Nachdem so für eine vorgewählte Anzahl von Zyklen verfahren wurde, kann der Routerknoten D 104 ein „Beende die Verhungerungsverhinderung” Mitteilung oder ein „Verhungern AUS”-Token an den EVC Quellknoten 102 senden, das anzeigt, dass die EVC Kommunikation fortgesetzt werden kann.
Wie in 6 für ein EF dargestellt, kann, wenn ein NF für den gleichen Ausgabeport 306 bestimmt ist er gepuffert werden (Block 614), der Routerknoten 104 kann einen Aushungerzähler (SCT) um eins hochsetzen (Block 616). Der Routerknoten 104 kann den SCT prüfen, um zu sehen, ob er ein Verhungerungsniveau(STHR)-starvation treshold-erreicht hat (Block 618). Wenn der SCT ein STRR erreicht hat (Block 618), kann der Routerknoten 104 damit beginnen eine „Beginn des Aushungernverhinderns” Mitteilung (BSRM) an vorangehende (upstream) zu senden an alle EVC Quellknoten 102 (Block 620). Nach einer Zeitdauer, die allen zutreffenden oberhalb gelegenen Knoten erlaubt den BSRM zu erhalten, kann der Routerknoten 104 ein Aushungerverhinderungsmodus beginnen, währenddessen der Routerknoten keine EFs empfängt. Während der Routerknoten 104 in einem Aushungerverhinderungsmodus ist, können die EVC Quellknoten 102 die Übermittlung von EFs unterbrechen, die EFs umleiten oder andere Ausgleichsmaßnahmen treffen. Der Routerknoten 104 kann den Aushungerungsverhinderungsdauer-Zähler (SRP) auf Null setzen (Block 622).
Für einen NF ist dann, wenn der Routenknoten 104 nicht im Aushungerungsverhinderungsmodus ist (Block 624), der Routerknoten 104 dazu in der Lage den SCT auf null zu setzen (Block 626). Wenn der Routerknoten 104 im Aushungerungsverhinderungsmodus ist (Block 624), kann der Routerknoten 104 den SRP um eins hochsetzen, sobald der NF erfolgreich an den Ausgabeport 306 geleitet wurde (Blcok 628). Sobald die Verhungerungsverhinderungsperiode beendet ist (Blcok 630), kann der Routerknoten 104 ein „Ende Aushungerungsverhinderung”-Mitteilung (ESRM) an alle oberhalb gelegene EVC Quellknoten 102 senden, um anzuzeigen, dass der Routerknoten 104 wieder EFs empfängt (Block 632).
Ein Komponentennetzwerk auf einem Chip kann verschiedene gepufferte Flusssteuertechniken nutzen, um die Puffer zu steuern und ihre Zugänglichkeit zwischen verschiedenen Routerknoten 104 zu kommunizieren. Der abwärts gelegene Knoten kann die Anzahl von erhältlichen freien Puffern an die oberhalb gelegenen Knoten durch Rückdruck (backpressure) kommunizieren. Kredit-basierte Puffermanagement (credit-based buffer management) kann den oberhalb gelegenen Router nutzen, um eine Zählung der Anzahl der freien Puffer zu ermöglichen, die stromab zugänglich sind. Die Zählung kann abwärts gezählt werden. Jedes Mal wenn ein FLIT ausgesendet wird, wodurch ein abwärts gelegener Puffer belastet wird. Wenn ein FLIT den abwärts gelegenen Knoten verlässt und den zugehörigen Puffer frei macht, kann ein Kredit zurück aufwärts gesandt werden und der entsprechende freie Pufferzähler kann wieder um eins hochgezählt werden.
Das Komponentennetzwerk kann einen einfaches Puffermanagementschema nutzen, um statistisch das Puffern an jeden virtuellen Kanal entsprechend der Verzögerung eines Kredit round-trip für den virtuellen Kanal zuzuweisen. 8 stellt eine Zeitlinie eines Auführungsbeispiels eines NVC 108 kreditbasierten Puffermanagementsystems 800 dar. Zum Zeitpunkt t₁, wenn Knoten B ein FLIT an den nächsten Knoten sendet (Pfeil 802), kann der Knoten B ein Kredit an den Knoten A zwischen t₁ und t₂ senden (Pfeil 804). Knoten A kann den Kredit zwischen t₂ und t₃ verarbeiten (Pfeil 806). Knoten A kann ein Kredit an einen vorangehenden Knoten senden (Pfeil 804), während ein FLIT an den Knoten 8 zwischen t₃ und t₄ gesendet wird (Pfeil 802). Knoten B kann das FLIT in der nicht-express Pipeline von t₄ und t₅ bearbeiten (Pfeil 808). Dadurch kann die Kredit round-trip Verzögerung (T_CRN) von t₁ und t₅ betragen.
Wenn ein EVC 110 genutzt wird, kann die Kommunikation der Pufferzugänglichkeit herabgesetzt werden über mehrere Sprünge, um Sicherzustellen, dass ein freier Puffer an einem nachgelagerten EVC Absenkknoten 106 vorhanden ist. Multisprungkommunikation der Pufferzugänglichkeit kann dazu führen, dass eine längere Pufferumschlagszeit nötig ist, was einen nachteiligen Effekt auf den Durchsatz hat. 9 zeigt in einer Zeitlinie eine Ausführung eines EVC 110 kreditbasierten Puffermanagementsystems 900. Zum Zeitpunkt t₁, wenn der Knoten D ein FLIT an den nächsten Knoten sendet (Pfeil 902), kann der Knoten D ein Kredit an den Knoten A zwischen t₁ und t₂ senden (Pfeil 904). Ein Knoten A kann den Kredit zwischen t₂ und t₃ verarbeiten (Pfeil 906). Knoten A kann einen Kredit an einen vorangehenden Knoten senden (Pfeil 904) während ein FLIT an den Knoten B zwischen t₃ und t₄ gesendet wird (Pfeil 902). Knoten B kann den FLIT an den Ausgabelink als Teil einer Expresspipeline zwischen t₄ und t₅ weiterleiten (Pfeil 908). Knoten B kann einen FLIT an den Knoten C zwischen t5₁ und t₆ senden (Pfeil 902). Knoten C kann den FLIT an den Ausgabelink weiterleiten als Teil einer Expresspipeline von t₆ und t₇ (Pfeil 908). Knoten C ein FLIT an den Knoten D zwischen t₇ und t₈ senden (Pfeil 902). Knoten C kann den FLIT in der nicht-express Pipeline zwischen t₈ und t₉ verarbeiten (Pfeil 910). Dadurch kann die T_CRE-Verzögerung (credit round trip delay T_CRE) zwischen t₁ und t₉ betragen.
Das Puffermanagementsystem kann die Puffer statisch organisieren. 10 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Pufferzählers für ein statisches Puffermanagementsystem 1000. Eine statische Anzahl von Puffern kann jedem virtuellen Kanal zugeordnet werden reserviert für FLITs, die auf jedem virtuellen Kanal ankommen. Ein NVC-Satz von Puffern 1002 kann für jedes NVC 108 reserviert werden und ein EVC-Satz von Puffern 1004 kann für jedes EVC 110 reserviert werden. Die Größe jedes EVC-Satzes von Puffern 1004 kann die T_CRE in Betracht ziehen, wenn die Anzahl der Puffer fest in dem Satz festgelegt wird.
Statisches Puffermanagement kann ineffizient beim Zuordnen der Puffer für den Fall von Gegenläufigem Verkehr sein. Zum Beispiel ist die überwiegende Zahl von Netzwerktraffik nur mit einem zwischenliegenden Nachbarn, und ein EVC 110 kann unter Umständen nie benutzt werden, und der Pufferplatz der statisch den EVCs 110 zugeordnet ist, wird dann ungenutzt verbleiben. Anstelle des statischen Partitionieren der Puffer in VCs, wie zum Beispiel NVC 108 und EVC 110, können die Puffer an einen VC „on demand” vergeben werden. Ein Hochwassermarkenschema zur Signalisierung der Existenz eines EVC an ein oberhalb gerichteten Knoten, kann Kurzsprung EVCs 402 oder NVCs 108 über längere Sprünge als Puffer mit Priorität versehen, sowie Puffer frei werden. Zum Beispiel kann ein Zweisprung EVC 402 wenigstens acht Puffer benötigen, um zugäbglich („available”) zu werden und dann kann der abwärts gelegene Router ein Signal an den aufwärts gelegenen Router senden, dass ein EVC 402 zwei Knoten entfernt zugänglich ist, wenn der Pufferzähler an dem abwärts gelegenen Router acht beträgt. Den Puffern kann erlaubt werden, frei über VCs zu floaten, so dass ein VC nur ein FLIT haben kann.
11 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines Pufferzählers für ein dynamisch geteiltes Puffermanagementsystem 1100. Der Pufferzähler 1102 kann die Anzahl der zugänglichen oder freien Puffer bezeichnen. Wenn der Pufferzähler 1102 anzeigt, dass die Anzahl der Puffer die zugänglich gleich der NVC-Grenzanzahl 1104 ist oder der Anzahl der Puffer, die dazu benötigt werden, den NVC 108 zu betreiben, kann der Knoten ein NVC 108 nutzen. Wenn die Pufferanzahl 1102 anzeigt, dass die Anzahl der Puffer gleich der EVC Grenzanzahl 1106 ist oder der Anzahl der Puffer, die dazu benötigt werden, den EVC 402 zu betreiben, kann der Knoten ein EVC 402 nutzen. Die EVC Grenze 1106 kann mit einer Länge des EVC Pfades 402 in Bezug stehen.
Um flexibles Puffern zu erlauben, kann der abwärts gelegene Router entsprechende Signale an aufwärts gelegene Router senden müssen. 12 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Kombination der Pfade 1200, die zu und von einem vorgegebenen Knoten möglich sind. Während ein Acht-Knoten Netzwerk dargestellt ist, können andere Größen von Netzwerken genutzt werden.
Die VCs können statisch partitioniert sein. 13 stellt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer statischen Partitionierung 1300 von virtuellen Kanälen dar. Die totale Anzahl der VCs 1302 oder Paketstatustrackers kann zwischen beiden NVCs 108 und den unterschiedlichen Längen EVCs 402 geteilt werden. Diese Teilung kann zum Zeitpunkt der Auslegung erfolgen. Für ein Komponentennetzwerk, das eine Fähigkeit für EVC Längen von bis zu I_MAX besitzt, ist die Summe von (k × I_MAX) Satz von virtuellen Kanälen vorsehbar. Das Komponentennetzwerk kann k₁ virtuelle Kanäle 1302 für NVCs 108 zuweisen, k₂ virtuelle Kanäle für EVC 402 der Länge zwei, k₂ virtuelle Kanäle für EVC 402 der Länge drei, usw.
14 zeigt eine mögliche Konfiguration eines Computersystems 1400, um also Routerknoten 104 in einem paket-vermittelten Netzwerk betrieben zu werden. Der Routerknoten 104 kann einen Controller/Prozessor 1410 umfassen, eine Speicher 1420, ein Netzwerkinterface 1430, das mittels eines Busses 1440 verbunden ist. Der Routerknoten 104 kann jedes Betriebssystem, wie zum Beispiel Microsoft Windows^®, UNIX oder LINUX zum Beispiel implementieren. Client und Serversoftware können in jeder Programmiersprache, zum Beispiel C, C+++, Java oder Visual Basic zum Beispiel geschrieben werden. Die Serversoftware kann auf einem application framework, wie zum Beispiel Java^®, Server oder .NET^® framework betrieben werden.
Der Controller/Prozessor 1410 kann jeder programmierbare Prozessor, der dem Fachmann bekannt ist, sein. Jedoch kann die Entscheidungsunterstützungsmethode auch auf einem allgemeinen oder einem speziell dafür vorgesehenem Computer implementiert werden, einem programmierbaren Mikroprozessor oder Mikrokontroller, peripheren integrierten Schaltkreisen, einem applikationsspezifischen Schaltkreis oder anderen integrierten Schaltkreisen, Hardware/Elektronikschaltkreisen, wie zum Beispiel einem diskreten Elementschaltkreis, einem programmierbaren Logikgerät, wie zum Beispiel einem programmierbaren Logikarray, einem programmierbaren Feldgatterarray oder dgl. Im Allgemeinen kann jedes Gerät oder Geräte, die dazu geeignet sind, die EVC(express virtual channel)-Routingmethoden zu implementieren, wie diese hierin beschrieben sind, dazu genutzt werden, die Entscheidungsunterstützungsfunktionen dieser Erfindung zu implementieren.
Der Speicher 1420 kann flüchtigen oder nichtflüchtigen Datenspeicher umfassen inklusive ein oder mehrerer elektrischer, magnetischer oder optischer Speicher, wie zum Beispiel RAM (random access memory), Cache, Festplattenspeicher oder andere Speichereinrichtungen. Der Speicher kann einen Cache aufweisen, um den Zugriff auf spezifische Daten zu beschleunigen. Der Speicher 1420 kann auch mit einer CD-ROM (compact disk – read only memory), einer DVD-ROM (digital video disc – read only memory) einer DVD read/write input, einem Bandgerät oder anderen entfernbaren Speichereinrichtungen verbunden sein, die es Daten erlauben, direkt in das System eingeladen zu werden.
Die Netzwerkverbindungsschnittstelle 1430 kann mit einer Kommunikationseinrichtung, einem Modem, einer Netzwerkschnittstellenkarte, einem Transceiver oder jedem anderen Gerät verbunden werden, das dazu in der Lage ist, Signale von einem Netzwerk zu empfangen. Die Netzwerkverbindungsschnittstelle 1430 kann dazu benutzt werden, den Routerknoten 104 an das Netzwerk zu verbinden. Die Komponenten des Routernetzwerkes 104 können zum Beispiel über einen elektrischen Bus 1440 verbunden werden oder drahtlos miteinander verlinkt.
Nutzersoftware und Datenbanken, die von einem Kontroller/Prozessor 1410 vom Speicher 1420 zugegriffen werden, können zum Beispiel Datenbankanwendungen, Textverarbeitungen wie auch Komponenten umfassen, die Entscheidungsunterstützungsfunktionalität der vorliegenden Erfindung verkörpern. Der Routerknoten 104 kann jedes Betriebssystem, wie zum Beispiel Microsoft Windows^®, UNIX oder LINUX zum Beispiel implementieren. Client und Serversoftware kann in jeder Programmiersprache, wie zum Beispiel C, C+++, Java oder zum Beispiel Visual Basic geschrieben sein. Obwohl nicht notwendig, ist die Erfindung wenigstens teilweise in Bezug auf Computer aufführbare Befehle wie Programmmodule, die von elektronischen Geräten ausgeführt werden, wie zum Beispiel einem Allzweckcomputer. Im Allgemeinen werden Programmmodule, Routineprogramme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dgl. enthalten, die bestimmte Aufgaben durchführen oder insbesondere abstrakte Daten implementieren. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass andere Ausführungen der Erfindung im Netzwerk Umgebungen mit vielen Typen von Computersystemkonfigurationen eingesetzt werden können inklusive PCs, handgehaltenen Geräten, Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierten oder programmierbaren elektronischen Nutzermedien, Netzwerk PCs, Minicomputer, Rechenzentren und dgl.
Obwohl nicht notwendig, ist die Erfindung wenigstens teilweise in Bezug auf Computer aufführbare Befehle wie Programmmodule, die von elektronischen Geräten ausgeführt werden, wie zum Beispiel einem Allzweckcomputer. Im Allgemeinen werden Programmmodule, Routineprogramme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dgl. enthalten, die bestimmte Aufgaben durchführen oder insbesondere abstrakte Daten implementieren. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass andere Ausführungen der Erfindung im Netzwerk Umgebungen mit vielen Typen von Computersystemkonfigurationen eingesetzt werden können inklusive PCs, handgehaltenen Geräten, Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierten oder programmierbaren elektronischen Nutzermedien, Netzwerk PCs, Minicomputer, Rechenzentren und dgl.
Ausführungen können auch in verteilten Computerumgebungen eingesetzt werden, wo die Aufgaben durch lokale und Remoteprocessing-Geräte durchgeführt werden, die miteinander verbunden sind (entweder durch Hardwareverbindungen, drahtlose Verbindungen oder durch einen Kombination von diesen) mittels eines Kommunikationsnetzwerkes.
Ausführungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, können auch computerlesbare Medien umfassen zum Durchführen oder um computerausführbare Befehle oder Datenstrukturen darauf zu speichern. Solche computerlesbare Medien können jedes zugängliche Medium sein, das von einem Allzweck- oder einem Spezialcomputer gelesen werden kann. Zum Beispiel und nicht beschränkend umfassen solche computerlesbaren Medien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM und andere optische Plattenspeicher, magnetische Plattenspeicher oder andere magnetische Plattengeräte oder jedes andere Medium, das dazu benutzt werden kann geeigneten Programmcode auszuführen oder zu speichern in der Form von computerausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen. Wenn Information über ein Netzwerk übertragen oder zur Verfügung gestellt wird oder über eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine Kombination dieser) an einen Computer, dann sieht der Computer die Verbindung als computerlesbares Medium. Daher ist jede solche Verbindung richtig als computerlesbares Medium beschrieben. Kombination aus dem obigen sollten innerhalb des Schutzbereichs computerlesbares Medium sein.
Computerausführbare Befehle umfassen zum Beispiel auch Befehle und Daten, die einen Allzweckcomputer, einen Spezialcomputer oder ein für spezielle Verarbeitungsprozesse vorgesehenes Gerät dazu veranlassen, bestimmte Funktionen oder eine Gruppe von Funktionen durchzuführen. Computerausführbare Befehle umfassen auch Programmmodule, die von Computern in Einzelaufstellung oder Netzwerkumgebungen ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten- und Datenstrukturen, die bestimmte Aufgaben durchführen oder insbesondere abstrakte Datentypen implementieren. Computerlesbare Befehle, zugehörige Datenstrukturen und Programmmodule stellen Beispiele von Programmcodemitteln zum Durchführen von Schritten von den Methoden, die hierin beschrieben sind, dar. Die besondere Sequenz solcher ausführbaren Befehle oder zugehöriger Datenstrukturen stellt Beispiele für korrespondierende Ausführungen zum Implementieren der Funktionen, die in solchen Schritten beschrieben sind.
Obwohl die obige Beschreibung spezifische Details umfasst, soll diese nicht als beschränkt und für die Ansprüche in irgendeiner Weise gesehen werden. Andere Konfigurationen der beschriebenen Ausführungen der Erfindung sind Teil des Schutzbereichs der Erfindung. Zum Beispiel können die Prinzipien der Erfindung auf jeden individuellen Nutzer angewendet werden, wobei jeder Nutzer individuell ein solches System einsetzen mag. Dieses setzt jeden Nutzer in die Lage, die Vorteile der Erfindung zu nutzen, sogar wenn eine der großen Anzahl möglicher Anwendungen nicht die Funktionalität, die hierin beschrieben ist, nutzt. Eine Vielzahl von Beispielen von elektronischen Geräten kann den Inhalt in verschiedenen möglichen Weisen verarbeiten. Es muss nicht notwendigerweise ein System sein, das von Endnutzern genutzt wird. Dementsprechend sind die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente einzig dazu geeignet, die Erfindung zu definieren und nicht spezifische Beispiele, die hierin gegeben wurden.

Claims

Ein Verfahren umfassend: Aufnehmen einer Express-Flusssteuerungseinheit aus einem Quellknoten eines paketvermittelten Netzwerks über einen expressvirtuellen Kanal; und Weiterleiten der Express-Flusssteuerungseinheit direkt an eine Ausgabeverbindung, um sie an einen Senkknoten zu senden, basierend auf einem Vergleich eines Starvation-Zählers und eines Starvation-Schwellenwertes, wobei der Starvation-Zähler jedesmal aktualisiert wird, wenn eine normale Flusssteuerungseinheit, die an die gleiche Ausgabeverbindung gerichtet ist wie die Express-Flusssteuerungseinheit, gepuffert wird, wobei die Express-Flusssteuerungseinheit einen oder mehrere Zwischen-Routerknoten entlang einem oder mehreren vordefinierten Pfaden zwischen Paaren von Knoten auslässt, ohne dass die Express-Flusssteuerungseinheit gepuffert und durch eine Router-Pipeline an jedem Routerknoten hindurchzugehen, und wobei die Express-Flusssteuerungseinheit gegenüber anderen Nichtexpress-Flusssteuerungseinheiten in dem paketvermittelten Netzwerk bevorzugt behandelt wird, wobei die Express-Flussteuerungseinheit auf dem expressvirtuellen Kanal übermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Aufzeichnen der Express-Flusssteuerungseinheiten, die von dem expressvirtuellen Kanal empfangen wurden; Eintreten in einen Starvation-Verhinderungs-Modus, wenn der Starvation-Schwellenwert erreicht ist; und Übermitteln einer normalen Flusskontrolleinheit an einen benachbarten Knoten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der expressvirtuelle Kanal eine statische Sprunganzahl zwischen Knoten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der expressvirtuelle Kanal eine dynamische Sprunganzahl zwischen Knoten besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der expressvirtuelle Kanal ein alternativer expressvirtueller Kanal ist, wenn ein optimaler expressvirtueller Kanal unerreichbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der expressvirtuelle Kanal einen statisch zugeordneten Puffer besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der expressvirtuelle Kanal einen dynamisch zugeordneten Puffer besitzt.
Routerknoten, umfassend: einen Eingabelink um eine expressvirtuelle Steuerungseinheit von einem Quellknoten in ein paketvermitteltes Netzwerk über einen expressvirtuellen Kanal zu empfangen; eine Ausgabeverbindung, um eine Expressfluss-Kontrolleinheit an einen Senkknoten zu senden, basierend auf einem Vergleich eines Starvation-Zählers und eines Starvation-Schwellenwertes, wobei der Starvation-Zähler jedesmal aktualisiert wird, wenn eine normale Flusssteuerungseinheit, die an die gleiche Ausgabeverbindung gerichtet ist wie die Express-Flusssteuerungseinheit, gepuffert wird, wobei die Express-Flusssteuerungseinheit einen oder mehrere Zwischen-Routerknoten entlang einem oder mehreren vordefinierten Pfaden zwischen Paaren von Knoten auslässt, ohne dass die Express-Flusssteuerungseinheit gepuffert und durch eine Router-Pipeline an jedem Routerknoten hindurchzugehen; und einen Schalter-Allokator, um die Express-Flusssteuereinheit direkt an die Ausgabeverbindung zu senden, wobei die Express-Flusssteuerungseinheit gegenüber anderen Nichtexpress-Flusssteuerungseinheiten in dem paketvermittelten Netzwerk bevorzugt behandelt wird, wobei die Express-Flussteuerungseinheit auf dem expressvirtuellen Kanal übermittelt wurde.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei der expressvirtuelle Kanal eine statische Sprunganzahl zwischen Knoten besitzt.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei der expressvirtuelle Kanal eine dynamische Sprunganzahl zwischen Knoten besitzt.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei der expressvirtuelle Kanal ein alternativer expressvirtueller Kanal ist, wenn ein optimaler expressvirtueller Kanal unerreichbar ist.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei der expressvirtuelle Kanal einen statisch zugeordneten Puffer besitzt.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei der expressvirtuelle Kanal einen dynamisch zugeordneten Puffer besitzt.
Routerknoten nach Anspruch 8, wobei das paketvermittelte Netzwerk ein Chip-Multiprozessor ist.
Satz von Befehlen in einem Speichermedium, wobei der Satz ausführbar durch einen Prozessor ist, um das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 zu implementieren.
Satz von Befehlen nach Anspruch 15, weiter umfassend: Verfolgen der Express-Flusssteuerungseinheiten, die von dem expressvirtuellen Kanal empfangen wurden; Eintreten in einen Starvation-Verhinderungsmodus, wenn ein Starvation-Schwellenwert erreicht ist; und Übermitteln einer normalen Flusssteuerungseinheit an einen benachbarten Knoten.
Satz von Befehlen nach Anspruch 15, wobei der expressvirtuelle Kanal ein alternativer expressvirtueller Kanal ist, wenn ein optimaler expressvirtueller Kanal unerreichbar ist.