JP2012090129A - ＮｏＣシステム及び入力切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮｏＣシステムのスループットの低下を回避する。
【解決手段】ＮｏＣシステムの複数のＮｏＣルータのうちの特定ルータと接続された複数の機能ブロック（ＮｏＣルータまたはＩＰ）と、該特定ルータとの間に、入力切替装置２００が設けられている。特定ルータは、入力切替装置２００からのフリットを一時的に格納する複数の第１のバッファ（ＦＩＦＯ３１１〜３１５）を有する。入力切替装置２００における複数の第２のバッファ（ＦＩＦＯ２１１〜２１５）は、上記複数の機能ブロックに夫々対応し、該機能ブロックからのフリットを一時的に格納する。制御部２２０は、複数の第１のバッファの空き容量に基づいて、各第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、複数の第１のバッファのうちの１つに選択的に設定する。分配器２３０は、各第２のバッファに格納されたフリットを、制御部２２０により該フリットに対して設定された出力先に出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ルーティング、具体的にはＮｏＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｎ Ｃｈｉｐ）システムにおけるルーティング技術に関する。

近年、半導体プロセスの微細化につれ、１つのチップ内に搭載できるプロセッサ・コア（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｃｏｒｅ）などのＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ：知能素子）の数は、増加の一途を辿っている。ＩＰ数の増加に伴い、ＩＰを繋ぐ配線は複雑化し、配線数も増加している。このような背景において、従来のオン・チップ・バスに代わる結合網として、ＮｏＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｎ Ｃｈｉｐ）が注目されている（非特許文献１）。

図５は、非特許文献１のスライド８から抽出したものであり、ＮｏＣのネットワークトポロジを示す。図中丸は、ＮｏＣルータを示す。なお、以下の説明において、「ＮｏＣルータ」を単に「ルータ」とも呼ぶ。

ＮｏＣは、ツリー（Ｔｒｅｅ）型、メッシュ（Ｍｅｓｈ）型など様々なトポロジーを有する。メッシュ型は、グリッド（Ｇｒｉｄ）型とも呼ばれる。

図５の上部に示すように、ツリー型では、複数のルータが階層的に接続され、上位階層の各ルータは、直下の階層の各ルータと直接接続されている。図５の上部の例は、２階層のツリー型を示しているが、ツリーの階層は何階層であってもかまわない。なお、本明細書の説明において、機能ブロックＡと機能ブロックＢが直接接続されていることは、該２つの機能ブロックが、ルータを介さずに、データの送受信ができるように接続されていることを意味する。機能ブロックは、ＮｏＣルータまたはＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）である。ＩＰとＮｏＣルータの間にはＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）という装置があるが、便宜上ＩＰとＮｏＣルータは直接接続されていると称す。また、機能ブロックＡと直接接続されている機能ブロックＢは、「Ａの隣のＢ」や「Ａに隣接するＢ」ともいう。

図５の下部に示すように、メッシュ型では、複数のルータが格子状に配置され、各ルータは、上下左右の他のルータと直接接続されている。メッシュ型を例にして、ＮｏＣのルータのハードウェア構造を説明する。

図６は、非特許文献１のスライド３２の一部を抽出して符号を追加したものであり、５入力５出力のルータ１０の概略を示す。図中「Ｘ＋」、「Ｘ−」、「Ｙ＋」、「Ｙ−」は、ルータ１０の「右隣」、「左隣」、「真下」、「真上」のルータ（隣接ルータ）を夫々示し、図中「ＣＯＲＥ」は、ルータ１０と直接接続されたプロセッサ・コアなどのＩＰである。

図７は、図６におけるルータ１０と、ＣＯＲＥ及び各隣接ルータとの座標関係が分かるように示した図である。図７から分かるように、ルータ１０は、ＣＯＲＥと、４つの隣接ルータとに直接接続されている。

図６に示すように、ルータ１０は、５本のパス１１によりＣＯＲＥ及び４つの隣接ルータと夫々接続されており、５つのＦＩＦＯ１２と、調停器（図中ＡＲＢＩＴＥＲ）１４と、ＸＢＡＲ１６を有する。

５つのＦＩＦＯ１２は、５つのパス１１に夫々接続されており、当該パス１１に接続されたＣＯＲＥまたは隣接ルータからのパケットを一時的に格納する。

調停器１４は、５つのＦＩＦＯ１２に夫々格納されたパケットの宛先に応じて、該パケットの出力先の調停を行う。ＸＢＡＲ１６は、スイッチ機能を有し、調停器１４の調停結果の出力先にパケットを出力する。例えば、「Ｘ＋」のルータから、ＣＯＲＥ宛てのパケットが入力されると、該パケットは、「Ｘ＋」のルータに対応するＦＩＦＯ１２に一時格納された後、ＣＯＲＥに出力される。また、例えば、「Ｘ＋」のルータから、「Ｙ＋」のルータに直接接続されたＩＰ（図示せず）宛てのパケットが入力されると、該パケットは、「Ｘ＋」のルータに対応するＦＩＦＯ１２に一時格納された後、「Ｙ＋」のルータに出力される。

図８を参照し、あるＩＰから別のＩＰに送信する場合の信号の流れの例を用いて、ＮｏＣのパケットの構成を説明する。

図８の例において、ＩＰ２０は、送信側ＩＰすなわちマスターであり、ＩＰ３０は、受信側ＩＰすなわちスレーブである。ＩＰ２０から送出された信号は、ＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２２、ルータ２４、ルータ２６、ＮＩ２８を経由して、ＩＰ３０に到達する。なお、ルータ２４からルータ２６までは、さらに他のルータを経由する場合もある。

ルータ２４は、ＩＰ２０と直接接続されたルータであり、ルータ２６は、ＩＰ３０と直接接続されたルータである。

ＮＩ２２は、ＩＰ２０が送出した信号をパケット化して、複数のフリットを得てルータ２４に出力する。

ＮＩ２２により得られた複数のフリットのうちの先頭のフリットは、ヘッドフリットと呼ばれ、制御信号部４２（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｉｇｎａｌ）、出発地部４４（Ｓｏｕｒｃｅ）、目的地部４６（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）を有する。出発地部４４と目的地部４６は、アドレス情報であり、送信元（ここではＩＰ２０）と宛先（ここではＩＰ３０）の夫々のアドレスである。

２番目からの各フリットは、ボディフリットと呼ばれ、信号の中身を示すデータが挿入されている。ボディフリットのうちの末尾のフリットは、テイルフリットと呼ばれる。

なお、バスプロトコルによっては、アドレス情報は、２番目のフリット（ヘッドフリットの次のフリット）に含まれる場合もある。

以下の説明において、送信元のＩＰから送出した１つの信号をパケット化して得た、ヘッドフリットからテイルフリットまでの複数のフリットを、１つの「フリットグループ」という。

ルータ２４は、ＮＩ２２からの各フリットを、時分割多重で順次転送する。具体的には、１つのフリットグループに対して、目的地部４６から次のルータを決定し、ヘッドフリットからテイルフリットまでの各フリットを、次のルータに順次転送する。

ルータ２４からの各フリットは、ルータ２４とルータ２６の間のルータを経由して、ルータ２６に到達する。ルータ２６は、これらをＮＩ２８に順次出力する。

ＮＩ２８は、ルータ２６からの、１つのフリットグループを構成する複数のフリットを、ＩＰが送受信する信号に復元してＩＰ３０に出力する。ＮＩ２８によるこの復元処理は、ＮＩ２２が行う「パケット化」とは逆の処理であり、以下「デパケット」という。

このようにして、マスターとしてのＩＰ２０から、スレーブとしてのＩＰ３０への送信が実現される。

ＮｏＣシステムに対して、種々の視点からの提案がなされている。
例えば、特許文献１には、ＩＰのインタフェースプロトコルであるＡＸＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｉｎｔｅｆａｃｅ）をＮｏＣに適用した場合において、データの円滑な転送を図る技術が開示されている。図９を参照して説明する。

図９は、特許文献１の図２において符号を変更したものであり、特許文献１の技術を適用したＮｏＣルータ５０の構成を示す。

ＮｏＣルータ５０は、スイッチ５３、仲裁器５１、インターリーブ装置８０を備え、複数のＡＸＩマスター（ＩＰ）から転送される複数のデータ（フリット）をスイッチングしてＮＩ６０を介してＡＸＩスレーブ７０（ＩＰ）に伝達する。

仲裁器５１は、スイッチ５３に到達したデータを通過させるスイッチング順序を決定する。スイッチ５３は、仲裁器５１により決定されたスイッチング順序で、到達したデータをスイッチングして１つずつインターリーブ装置８０に伝達する。なお、図９に示していないが、スイッチ５３は、データの出力先がインターリーブ装置８０である点を除き、図６における複数のＦＩＦＯ１２とＸＢＡＲ１６と同様の機能を有すると考えられる。

インターリーブ装置８０は、分類器８１と、複数のＡＸＩマスターに対して夫々設けられた複数のバッファ８３と、出力器８５と、インターリーブマネージャー８７を備える。

分類器８１は、スイッチ５３からのデータを分類し、複数のバッファ８３のうちの１つに伝達する。なお、分類器８１は、入力されたデータがいずれのＡＸＩマスターから入力されたかに応じて分類し、該当ＡＸＩマスターに対応するバッファ８３にデータを伝達する。

出力器８５は、インターリーブマネージャー８７の制御によって選択された１つ以上のバッファ８３からのデータを取り出し、取り出されたデータがインターリーブされるように出力する。

インターリーブマネージャー８７は、ＡＸＩスレーブ７０からインターリーブ許容能力に対する情報を受信し、インターリーブ許容能力に符合する数のデータがインターリーブされ、ＡＸＩスレーブ７０に提供されるように出力器８５を制御する。

ＮＩ６０は、出力器８５から出力されたデータ（インターリーブされたデータ）をデパケットし、ＡＸＩスレーブ７０に出力する。

特開２００７−１１５２５２号公報

Ｎｅｔｗｏｒｋ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ最前線、Ｒｅｖｉｓｅｄ Ｖｅｒｓｉｏｎ、２００８年８月２６日、インターネット＜ｈｔｔｐ：／ｗｗｗ．ａｍ．ｉｃｓ．ｋｅｉｏ．ａｃ．ｊｐ／ｍｅｍｂｅｒｓ／ｍａｔｕｔａｎｉ／ｐａｐｅｒｓ／ｍａｔｓｕｔａｎｉ＿ｋｙｕｓｈｕ２００８．ｐｐｔ＞

以上の説明から分かるように、ＮｏＣシステムにおいて、ルータ内に、フリットの転送を行うパス毎、すなわち、該ルータと直接接続されたＩＰ及びルータ毎に、バッファが設けられており、これらのバッファは、自身に対応するＩＰまたはルータからのフリットを一時的に格納する。

そのため、あるパスを介してフリットが連続して入力され、該パスに対応するバッファがいっぱいになった場合、該バッファに空きができるまで、ルータは、同じパスからの後続のフリットを受け入れることができない。これでは、ＮｏＣシステムのスループットが低下し、所謂「Ｈｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ」という問題が生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＮｏＣシステムのスループットの低下を回避する技術を提供する。

本発明の一つの態様は、フリットの転送を行うＮｏＣルータを複数備えたＮｏＣシステムである。各ＮｏＣルータは、複数の機能ブロックと直接接続されている。機能ブロックは、該ＮｏＣルータ以外のＮｏＣルータまたはＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）である。

少なくとも１つのＮｏＣルータは、特定ルータである。「特定ルータ」は、該ルータと、該ルータと直接接続された複数の機能ブロックとの間に、入力切替装置が設けられたルータであり、複数の第１のバッファと、転送部を有する。

前記複数の第１のバッファは、入力切替装置からのフリットを一時的に格納する。前記転送部は、該複数の第１のバッファに一時的に格納されたフリットを、前記複数の機能ブロックのうちの、該フリットの転送先となる機能ブロックに転送する。

入力切替装置は、複数の第２のバッファと、制御部と、分配部とを有する。
前記複数の第２のバッファは、前記複数の機能ブロックに夫々対応し、該機能ブロックからのフリットを一時的に格納する。

制御部は、前記特定ルータにおける前記複数の第１のバッファの空き容量に基づいて、前記複数の第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、前記複数の第１のバッファのうちの１つに選択的に設定する。

分配部は、前記複数の第２のバッファに格納されたフリットを、前記制御部により該フリットに対して設定された前記出力先に出力する。

なお、上記態様のシステムを方法や装置に置き換えて表現したもの、上記態様のシステムに含まれる入力切替装置や該入力切替装置による切替方法なども、本発明の態様としては有効である。

本発明にかかる技術によれば、ＮｏＣシステムのスループットの低下を回避できる。

本発明の実施の形態にかかるＮｏＣシステムを示す図である。 図１に示すＮｏＣシステムにおける転送装置を示す図である。 図２に示す転送装置における入力切替装置を示す図である。 図３に示す入力切替装置における処理の流れを示すフローチャートである。 ＮｏＣのネットワークトポロジを説明するための図である。 ＮｏＣルータのハードウェア構成を説明するための図である。 図６に示すルータと他の機能ブロックの座標関係を説明するための図である。 ＮｏＣのパケット構成を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。

図１は、本発明の実施の形態にかかるＮｏＣシステム１００を示す。図１において、丸（１１０）はプロセッサ・コアなどのＩＰであり、小さい矩形（１２０）はＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、大きい矩形（１４０）は転送装置である。

ＮＩ１２０は、直接接続されたＩＰ１１０と転送装置１４０の間に設けられており、「パケット化」機能と「デパケット」機能を有する。具体的には、ＮＩ１２０は、ＩＰ１１０が出力した信号をパケット化してフリットを得て、該ＩＰ１１０と直接接続された転送装置１４０に出力し、転送装置１４０からＩＰ１１０へのフリットをデパケットして信号に戻してＩＰ１１０に出力する。なお、前述したように、「直接接続される」とは、ＮｏＣルータを介さずに、データの送受信ができるように接続されることを意味する。

転送装置１４０について後に詳細に説明するが、各転送装置１４０は、フリットの転送を行うＮｏＣルータを有する。すなわち、本実施の形態のＮｏＣシステム１００は、メッシュ型のＮｏＣシステムであり、ＮｏＣルータ同士は、格子状に接続されている。また、各ＮｏＣルータは、複数の機能ブロックと直接接続されており、これらの機能ブロックは、ＩＰまたは他のＮｏＣルータである。これらの機能ブロックのうちのＮｏＣルータを夫々真上、真下、左隣、右隣のルータともいう。

なお、図示の例では、転送装置１４０毎、すなわちＮｏＣルータ毎に１つのＩＰ１１０が直接接続されるようになっているが、転送装置１４０には、必ずＩＰが接続されるとは限らず、また、接続されるＩＰの数も１つとは限らない。

図２は、転送装置１４０の構成を示す。分かりやすいように、図２は、転送装置１４０について、フリットが入力される側と、フリットを出力する側とを分けて示すものである。

転送装置１４０は、入力切替装置２００とＮｏＣルータ３００を有する。ＮｏＣルータ３００と直接接続された各機能ブロック（上下左右の４つのＮｏＣルータと、ＩＰ）から該転送装置１４０へ出力したフリット（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、ＦＩＰ）は、まず、入力切替装置２００に入力される。なお、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、夫々、右隣のルータ（Ｘ＋）、左隣のルータ（Ｘ−）、真下のルータ（Ｙ＋）、真上のルータ（Ｙ−）からのフリットであり、ＦＩＰは、ＮＩ１２０を介してＩＰ１１０からのフリットである。

ＮｏＣルータ３００は、直接接続された複数の機能ブロックとの間に入力切替装置２００が設けられている点と、後述する混雑度通知部３４０を備える点を除き、通常のＮｏＣルータと同様である。このようなＮｏＣルータを、以下では、特定ルータともいう。また、説明上の便宜のため、ＮｏＣルータ３００と、該ＮｏＣルータ３００と直接接続された各機能ブロックとの間に設けられた入力切替装置２００を、該ＮｏＣルータ３００の入力切替装置２００という。

本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、例として、全てのＮｏＣルータ３００は特定ルータであり、隣接するＮｏＣルータ３００の入力切替装置２００同士は、さらに直接接続されており、ＮｏＣルータ３００を介さずに、互いにデータの送受信ができる。

入力切替装置２００には、ＮｏＣルータ３００の上下左右の４つのＮｏＣルータの入力切替装置２００からのフリットＦＳ（１，２，３，４）も入力される。

入力切替装置２００は、入力されたフリット（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、ＦＩＰ、ＦＳ）をＮｏＣルータ３００に出力し、ＮｏＣルータ３００は、入力切替装置２００からのフリットを、上下左右の４つの隣接ルータと、ＩＰ１１０との５つの機能ブロックのうちの、該フリットの転送先となる機能ブロックに出力する。

入力切替装置２００は、フリットをＮｏＣルータ３００に出力せず、上下左右の４つの隣接ルータのいずれかの入力切替装置２００に出力する場合もある。このように出力されたフリットは、出力先の入力切替装置２００にフリットＦＳとして入力される。

ＮｏＣルータ３００は、入力切替装置２００と接続された５つの入力ポート３０１〜３０５と、該５つの入力ポート３０１〜３０５と接続されたバッファリング部３１０と、バッファリング部３１０と接続された５つの出力ポート３２１〜３２５と、出力ポート３２１〜３２５と接続された転送部３３０と、混雑度通知部３４０を有する。

バッファリング部３１０は、入力ポート３０１〜３０５と夫々接続された５つの第１のバッファ（ここではＦＩＦＯ）３１１〜３１５を備え、これらのＦＩＦＯ３１１〜３１５の出力側は、出力ポート３２１〜〜３２５に夫々接続されている。転送部３３０は、ＡＲＢＩＴＥＲ３３２とＸＢＡＲ３３４を備える。

入力ポート３０１〜３０５、バッファリング部３１０、出力ポート３２１〜３２５、転送部３３０は、通常のＮｏＣルータに備えられたものと同様であり、ここで簡単に説明する。

入力ポート３０１〜３０５は、入力切替装置２００からのフリットを、バッファリング部３１０における、自身と接続されたＦＩＦＯに出力する。ＦＩＦＯ３１１〜３１５は、フリットを一時的に格納する。出力ポート３２１〜３２５は、ＦＩＦＯ３１１〜３１５に一時的に格納されたフリットをＸＢＡＲ３３４に出力する。

ＸＢＡＲ３３４は、ＡＲＢＩＴＥＲ３３２の制御に従って、出力ポート３２１〜３２５からのフリットを、上下左右の４つの隣接ルータと、ＩＰ１１０との５つの機能ブロックのうちの、該フリットの転送先となる機能ブロックに出力する。

混雑度通知部３４０は、バッファリング部３１０における各第１のバッファ（ＦＩＦＯ３１１〜３１５）の空き容量を示しうる混雑度情報Ｓを入力切替装置２００に出力するものである。この混雑度情報Ｓは、ＦＩＦＯ３１１〜３１５の夫々の空き容量を示すことができればいかなる形式のものであってもよい。例えば、本実施の形態において、ＦＩＦＯ３１１〜３１５は、複数段を備え、１段毎に１つのフリットを格納する構造を有し、混雑度情報Ｓは、ＦＩＦＯ３１１〜３１５の夫々の空き段数を示す情報である。

図３を参照して入力切替装置２００を詳細に説明する。
図３に示すように、入力切替装置２００は、６つの第２のバッファ（ここではＦＩＦＯ２１１〜２１６）と、制御部２２０と、分配器２３０を有する。

ＦＩＦＯ２１１〜２１５は、上下左右のＮｏＣルータとＩＰ１１０に夫々対応し、これらの機能ブロックからのフリット（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、ＦＩＰ）を一時的に格納する。ＦＩＦＯ２１６は、該入力切替装置２００と接続された他の入力切替装置２００からのフリットＦＳを一時的に格納する。

デフォルトでは、ＦＩＦＯ２１１〜２１５に格納されたフリットは、ＮｏＣルータ３００におけるＦＩＦＯ３１１〜３１５に夫々出力されるように設定されており、ＦＩＦＯ２１６に格納されたフリットは、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちの１つ例えばＦＩＦＯ３１１に出力されるように設定されている。

制御部２２０は、ＦＩＦＯ２１１〜２１６に格納されたフリットの出力先を設定する。ＦＩＦＯ２１１〜２１６に格納されたフリットの出力先は、ＮｏＣルータ３００における入力ポート３０１〜３０５のいずれか１つ、または上下左右の４つのルータの入力切替装置２００のいずれか１つである。また、制御部２２０は、上下左右の４つのルータの入力切替装置２００に拒否信号ＢＰを送信する場合もある。この出力先の設定は、ＮｏＣルータ３００からの混雑度情報Ｓと、上下左右の４つのルータの入力切替装置２００からの拒否信号ＢＰに基づいてなされ、拒否信号ＢＰの送信は、ＮｏＣルータ３００からの混雑度情報Ｓに基づいてなされる。

制御部２２０は、ＮｏＣルータ３００の各第１のバッファ（ＦＩＦＯ３１１〜３１５）のうちに、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯが存在し、かつ、該ＦＩＦＯ以外に、第１の閾値以下の第２の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯが存在することを判定条件として、該判定条件が満たされているときに、フリットの出力先を、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちの、上記第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯの入力ポートに設定する。言い換えれば、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちに、第２の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯが複数あり、かつ、これらの複数のＦＩＦＯのうちに、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯが存在することを判定条件が満たされているときに、フリットの出力先を、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯに設定する。

第１の閾値と第２の閾値は、予め設定された値とすることができる。例えば、各第１のバッファ（ＦＩＦＯ３１１〜３１５）が４段のＦＩＦＯである場合に、第１の閾値と第２の閾値を夫々「２段」と「１段」、または、「２段」と「２段」などとすることができる。

上記判定条件が満たされていない場合に、制御部２２０は、フリットの入力を受け付けないことを示す拒否信号ＢＰ（バック・プレッシャ）を、各隣接ルータの入力切替装置２００に出力すると共に、その後、自身に入力された各フリットの出力先を、各隣接ルータの入力切替装置２００のうちの、拒否信号ＢＰを出力していない入力切替装置２００に設定すると共に、ＮｏＣルータ３００を介さずに、該入力切替装置２００にフリットを直接出力する。

分配器２３０は、制御部２２０により制御されるスイッチとして機能し、制御部２２０からのフリットを、制御部２２０により設定された出力先（ＮｏＣルータ３００の入力ポート３０１〜３０５のいずれか、実質的にはＦＩＦＯ３１１〜３１５のいずれか）に出力する。

図４を参照して入力切替装置２００の動作をより詳細に説明する。
図４は、入力切替装置２００における処理の流れを示すフローチャートである。入力切替装置２００の制御部２２０は、まず、ＦＩＦＯ２１１〜２１６にフリットが格納されているか否かを確認し、いずれのＦＩＦＯにもフリットが無ければ、フリットが入力されるまで待機する（Ｓ１００：Ｎｏ、Ｓ１００〜）。

前述したように、入力切替装置２００のＦＩＦＯ２１１〜２１５には、上下左右の４つの隣接ルータ、ＩＰ１１０からのフリット（Ｆ１〜Ｆ４、ＦＩＰ）が入力され、ＦＩＦＯ２１６には、上下左右の４つの隣接ルータの入力切替装置２００からフリット（ＦＳ）が入力される。いずれかのＦＩＦＯにフリットが入力されると、制御部２２０は、該フリットがヘッドフリットであるか否かを確認する（Ｓ１００：Ｙｅｓ、Ｓ１０２）。

ステップＳ１０２において、ヘッドフリットであると確認されれば、入力切替装置２００は、ＮｏＣルータ３００、より具体的には混雑度通知部３４０から混雑度情報Ｓを取得し、判定条件が満たされているか否かを確認する（Ｓ１０２：Ｙｅｓ、Ｓ１０４）。

この判定条件は、前述したように、「ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちに、第２の閾値（例えば１段）以上の空き容量を有するＦＩＦＯが複数あり、かつ、これらの複数のＦＩＦＯのうちに、少なくとも１つのＦＩＦＯが第１の閾値（例えば２段）以上の空き容量を有する」ことである。

上記判定条件が満たされていれば、制御部２２０は、ＦＩＦＯ２１１〜２１６の当該ＦＩＦＯに対して、それに格納されたフリットの出力先を、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちの、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯの入力ポートに設定して、固定する（Ｓ１０４：Ｙｅｓ、Ｓ１１０）。「固定する」とは、ＦＩＦＯ２１１〜２１６の当該ＦＩＦＯに格納された、ステップＳ１０２で入力されたヘッドフリットに対応するテイルフリットまでの各後続のフリットの出力先を、上記ヘッドフリットに対して設定した出力先のままにすることを意味する。例えば、ＦＩＦＯ２１１にヘッドフリットが格納され、制御部２２０は、ＮｏＣルータ３００の混雑度通知部３４０からの混雑度情報Ｓに基づいて該ヘッドフリットの出力先を入力ポート３０１に設定したとする。その後、ＦＩＦＯ２１１に格納された、テイルフリットまでの各後続のフリットの出力先を入力ポート３０１のままに設定する。

ステップＳ１０４において判定条件が満たされており、さらに、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちに、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯが複数ある場合に、制御部２２０は、これらの複数のＦＩＦＯのうちのいずれか任意の１つ、または空き容量が最も多いＦＩＦＯの入力ポートを出力先に設定する。あるいは、第１の閾値以上の空き容量を有するＦＩＦＯのうちに、デフォルト設定のＦＩＦＯが含まれる場合には、デフォルト設定のＦＩＦＯの入力ポートを出力先に設定し、デフォルト設定のＦＩＦＯが含まれない場合には、空き容量が最も多いＦＩＦＯの入力ポートを出力先に設定するようにしてもよい。

例えば、ＦＩＦＯ２１１にヘッドフリットが格納され、ＦＩＦＯ３１１、ＦＩＦＯ３１２、ＦＩＦＯ３１３のいずれも第１の閾値以上の空き容量を有する場合、制御部２２０は、該ヘッドフリットの出力先をＦＩＦＯ３１１、ＦＩＦＯ３１２、ＦＩＦＯ３１３のいずれか任意の１つの入力ポートに設定してもよいし、ＦＩＦＯ３１１、ＦＩＦＯ３１２、ＦＩＦＯ３１３のうちの、空き容量が最も多いＦＩＦＯの入力ポートに設定してもよい。あるいは、ＦＩＦＯ２１１のデフォルトの出力先となるＦＩＦＯ３１１の入力ポート３０１に設定してもよい。

ステップＳ１０４において、判定条件が満たされていなければ、制御部２２０は、上下左右の４つの隣接ルータに拒否信号ＢＰを出力する（拒否信号ＢＰをアクティブにする）と共に、上下左右の４つの隣接ルータの入力切替装置２００のうちに、拒否信号ＢＰを出力していない入力切替装置２００があるか否かを確認する（Ｓ１０４：Ｎｏ、Ｓ１２０、Ｓ１２２）。

上下左右の４つの隣接ルータの入力切替装置２００のうちに、拒否信号ＢＰを出力していない入力切替装置２００があれば、制御部２２０は、該入力切替装置２００を、出力先に設定して、固定する（Ｓ１２２：Ｙｅｓ、Ｓ１２４）。

一方、ステップＳ１２２において、上下左右の４つの隣接ルータの入力切替装置２００のいずれからも拒否信号ＢＰが出力されていれば（Ｓ１２２：Ｎｏ）、制御部２２０は、ＦＩＦＯ２１１〜ＦＩＦＯ２１６のうちの当該バッファに対して、入力ポート３０１〜３０５のうちの、該バッファのデフォルトの入力ポートを出力先に設定して、固定する（Ｓ１３０）。

例えば、ＦＩＦＯ２１１にヘッドフリットが格納された際に、ＦＩＦＯ３１１〜ＦＩＦＯ３１５のいずれの空き容量も第１の閾値より少なく、上下左右の４つの隣接ルータのうちの真上のルータの入力切替装置２００のみが拒否信号ＢＰ信号を出力していない場合に、制御部２２０は、ＦＩＦＯ２１１に対して、真上のルータの入力切替装置２００を出力先に設定する。

一方、ＦＩＦＯ２１１にヘッドフリットが格納された際に、ＦＩＦＯ３１１〜ＦＩＦＯ３１５のいずれの空き容量も第１の閾値より少なく、かつ、上下左右の４つの隣接ルータのいずれの入力切替装置２００も拒否信号ＢＰ信号を出力している場合に、制御部２２０は、ＦＩＦＯ２１１に対して、デフォルト設定の入力ポート３０１を出力先に設定する。

このようにして、ＦＩＦＯ２１１〜２１６のいずれかにヘッドフリットが格納されると、制御部２２０により、ＮｏＣルータ３００からの混雑度情報Ｓが示すＦＩＦＯ３１１〜３１５の混雑程度と、上下左右の隣接ＮｏＣルータの入力切替装置２００からの拒否信号ＢＰの有無に基づいて、該ヘッドフリットの出力先が設定される（Ｓ１１０、Ｓ１２４、Ｓ１３０）。

ステップＳ１４０において、ＦＩＦＯ２１１〜２１６に格納されたフリットの出力がなされる。具体的には、制御部２２０は、入力ポート３０１〜３０５のいずれかを出力先に設定した場合に（Ｓ１１０またはＳ１３０）、該フリットを分配器２３０に出力する。分配器２３０は、制御部２２０からのフリットを、制御部２２０により設定された入力ポートに出力する。一方、制御部２２０は、上下左右の４つの隣接ルータのいずれかの入力切替装置２００を出力先に設定した場合に、該フリットを、設定された出力先の入力切替装置２００に出力する（Ｓ１４０）。

なお、ステップＳ１３０からステップＳ１４０に移行する際に、出力先の入力ポートに対応するバッファが空き容量を有しておらず、フリットを受け付けることができない場合がある。この場合、上記バッファに空き容量ができるまで待機して、該バッファに空き容量ができてからそれにフリットを出力すればよい。

その後、ＦＩＦＯ２１１〜ＦＩＦＯ２１６の当該バッファに格納された、テイルフリットまでの各後続のフリットを、ステップＳ１１０、Ｓ１２４、Ｓ１３０で設定された出力先に出力する（Ｓ１０２：Ｎｏ、Ｓ１４０、Ｓ１５０：Ｎｏ、Ｓ１４０〜）。

ＦＩＦＯ２１１〜２１６の当該バッファからテイルフリットが出力されると、制御部２２０は、該バッファに対して設定した出力先の固定を解除する（Ｓ１６０）。

その後、入力切替装置２００にフリットが入力される度に、ステップＳ１０２からの処理が繰り返される。

本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、各ＮｏＣルータ３００は、直接接続された複数の機能ブロック（他のＮｏＣルータ３００またはＩＰ１１０）との間に入力切替装置２００が設けられた特定ルータである。ＮｏＣルータ３００内の複数の第２のバッファ（ＦＩＦＯ３１１〜３１５）の空き容量を示しうるＮｏＣルータ３００からの混雑度情報Ｓに基づいて、該ＮｏＣルータ３００と直接接続された各機能ブロックの出力先を、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のいずれかに選択的に設定することができる。すなわち、入力切替装置２００内のＦＩＦＯ２１１〜２１５は、ＮｏＣルータ３００に直接接続された複数の機能ブロックとは１対１の関係ではあるものの、ＮｏＣルータ３００内のＦＩＦＯ３１１〜３１５は、上記複数の機能ブロックとは１対１の関係にはならないため、ＦＩＦＯ３１１〜３１５に格納するフリットの量を分散させることができる。そのため、「Ｈｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ」という問題を軽減し、ＮｏＣシステムのスループットの低下を回避することができる。

また、本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、ヘッドフリットに対して出力先を設定した後に、該ヘッドフリットに対応するテイルフリットまでの各後続のフリットに対して出力先を固定することによって、同一のフリットグループに属する各フリットがルータの同一のバッファに出力されることを保証することができる。

さらに、本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、入力切替装置２００は、自身と接続されたＮｏＣルータ３００のＦＩＦＯ３１１〜３１５が上述した判定条件を満たさない場合に、該ＮｏＣルータ３００と直接接続された他のＮｏＣルータ３００の入力切替装置２００に拒否信号ＢＰを出すと共に、ＦＩＦＯ２１１〜２１６に格納されたフリットを、他のＮｏＣルータ３００の入力切替装置２００のうちの、拒否信号ＢＰ信号を出力していない入力切替装置２００に出力する。こうすることにより、入力切替装置２００と接続されたＮｏＣルータ３００のＦＩＦＯ３１１〜３１５が混雑し、後続のフリットを受け付けることができない場合には、該ＮｏＣルータ３００と直接接続された他のＮｏＣルータ３００の入力切替装置２００に後続のフリットを出力して転送させることができる。従って、隣接するＮｏＣルータ３００間で転送の負荷を分散させることができ、ＮｏＣシステムのスループットをより向上させることができる。

また、本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、入力切替装置２００の制御部２２０は、自身のバッファ（ＦＩＦＯ２１１〜２１６）に格納されたフリットを、自身と接続されたＮｏＣルータ３００と、他の入力切替装置２００とのいずれに出力するかを決定する際に、ＮｏＣルータ３００のＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちに、「第１の閾値以上の空き容量を有するバッファ」に加え、他に、「第１の閾値以下の第２の閾値以上の空き容量を有するバッファ」が存在することを判定条件にしている。こうすることにより、ＦＩＦＯ３１１〜３１５のうちに、１つのバッファ例えばＦＩＦＯ３１１以外の各バッファが混雑している場合に、フリットが集中してＦＩＦＯ３１１に出力されるようなことを回避できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述した実施の形態に対してさまざまな変更、増減を行ってもよい。これらの変更、増減が行われた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、全てのＮｏＣルータ３００が特定ルータであるが、ＮｏＣシステムに含まれるＮｏＣルータのうちの一部のＮｏＣルータのみが特定ルータであるようにしてもよい。

具体的には、例えば、ＮｏＣシステムにおいて、直接接続された複数の機能ブロックからのフリット量のバラつきが多い場所におけるＮｏＣルータのみが特定ルータになるようにすることができる。この場合、この特定ルータの入力切替装置は、該特定ルータの混雑度情報Ｓに基づいて、該特定ルータと直接接続された各機能ブロックからのフリットの出力先を、該特定ルータが有する複数のバッファのうちの１つに選択的に設定するため、特定ルータの複数のバッファに格納されるフリットの量が分散され、あるバッファにのみフリットが集中して出力されることに起因するスループットの低下を回避することができる。

また、ある特定ルータと直接接続された機能ブロックのうちに複数の他の特定ルータが含まれる場合において、該特定ルータの入力切替装置を、複数のほかの特定ルータのうちの一部のルータの入力切替装置にのみ接続するようにしてもよい。この場合、該特定ルータの入力切替装置は、フリットを他の入力切替装置に出力する必要があるときに、上記一部のルータの入力切替装置からフリットの出力先を選択すればよい。

勿論、各特定ルータの入力切替装置に対して、フリットを他の入力切替装置に出力する必要があるときに、該入力切替装置に接続された他の入力切替装置の数に関わらず、該他の入力切替装置のうちの１つのみを出力先に設定できるようにしてもよい。

また、本実施の形態のＮｏＣシステム１００において、特定ルータに備えられたバッファ（ＦＩＦＯ３１１など）の数が、該特定ルータと直接接続された機能ブロックの数と同一であるが、特定ルータに備えられるバッファの数が、２つ以上の任意の数とすることができる。

また、ＮｏＣシステム１００において、入力切替装置２００には、他の入力切替装置からのフリットを格納するバッファがＦＩＦＯ２１６の１つのみであるが、入力切替装置２００に、各他の入力切替装置に夫々対応バッファを夫々設けるようにしてもよい。

また、ＮｏＣシステム１００は、本発明の技術をメッシュ型のＮｏＣシステムに適用した例であるが、本発明にかかる技術は、ツリー型など、他のパケット多入力多出力のＮｏＣシステムにも同様に適用することができる。

１０ ルータ １１ パス
１２ ＦＩＦＯ １４ 調停器
１６ ＸＢＡＲ ２０ ＩＰ
２２ ＮＩ ２４ ルータ
２６ ルータ ２８ ＮＩ
３０ ＩＰ ４２ 制御信号部
４４ 出発地部 ４６ 目的地部
５０ ＮｏＣルータ ５１ 仲裁器
５３ スイッチ ６０ ＮＩ
７０ ＡＸＩスレーブ ８０ インターリーブ装置
８１ 分類器 ８３ バッファ
８５ 出力器 ８７ インターリーブマネージャー
１００ ＮｏＣシステム １１０ ＩＰ
１２０ ＮＩ １４０ 転送装置
２００ 入力切替装置 ２１１ ＦＩＦＯ
２１２ ＦＩＦＯ ２１３ ＦＩＦＯ
２１４ ＦＩＦＯ ２１５ ＦＩＦＯ
２１６ ＦＩＦＯ ２２０ 制御部
２３０ 分配器 ３００ ＮｏＣルータ
３０１ 入力ポート ３０２ 入力ポート
３０３ 入力ポート ３０４ 入力ポート
３０５ 入力ポート ３１０ バッファリング部
３１１ ＦＩＦＯ ３１２ ＦＩＦＯ
３１３ ＦＩＦＯ ３１４ ＦＩＦＯ
３１５ ＦＩＦＯ ３２１ 出力ポート
３２２ 出力ポート ３２３ 出力ポート
３２４ 出力ポート ３２５ 出力ポート
３３０ 転送部 ３３２ ＡＲＢＩＴＥＲ
３３４ ＸＢＡＲ ３４０ 混雑度通知部

Claims (16)

1. フリットの転送を行うＮｏＣルータを複数備えたＮｏＣシステムにおいて、
   各ＮｏＣルータは、複数の機能ブロックと直接接続されており、前記機能ブロックは、該ＮｏＣルータ以外のＮｏＣルータまたはＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）であり、
   少なくとも１つのＮｏＣルータは、該ＮｏＣルータと、該ＮｏＣルータと直接接続された前記複数の機能ブロックとの間に、入力切替装置が設けられた特定ルータであり、
   前記特定ルータは、
   前記入力切替装置からのフリットを一時的に格納する複数の第１のバッファと、
   該複数の第１のバッファに一時的に格納されたフリットを、前記複数の機能ブロックのうちの、該フリットの転送先となる機能ブロックに転送する転送部とを有し、
   前記入力切替装置は、
   前記複数の機能ブロックに夫々対応し、該機能ブロックからのフリットを一時的に格納する複数の第２のバッファと、
   前記特定ルータにおける前記複数の第１のバッファの空き容量に基づいて、前記複数の第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、前記複数の第１のバッファのうちの１つに選択的に設定する制御部と、
   前記複数の第２のバッファに格納されたフリットを、前記制御部により該フリットに対して設定された前記出力先に出力する分配部とを備えることを特徴とするＮｏＣシステム。
2. 前記制御部は、
   前記第２のバッファに格納されたヘッドフリットに対して前記出力先を設定した後に、該第２のバッファに格納された、前記ヘッドフリットに対応するテイルフリットまでの各後続のフリットの出力先を、前記ヘッドフリットに対して設定した出力先に固定することを特徴とする請求項１に記載のＮｏＣシステム。
3. 前記制御部は、
   前記特定ルータにおける前記複数の第１のバッファのうちに、第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファが存在することを判定条件とし、該判定条件が満たされているときに、前記第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファを前記出力先に設定することを特徴とする請求項２に記載のＮｏＣシステム。
4. 前記特定ルータは、
   自身に設けられた前記複数の第１のバッファの夫々の空き容量を示しうる混雑度情報を、該特定ルータに対応する前記入力切替装置に出力する混雑度通知部を備え、
   前記入力切替装置における前記制御部は、前記特定ルータにおける前記混雑度通知部からの前記混雑度情報に基づいて前記出力先を設定することを特徴とする請求項３に記載のＮｏＣシステム。
5. 前記特定ルータと直接接続された前記複数の機能ブロックのうちに他の特定ルータが含まれており、
   夫々の前記特定ルータの前記入力切替装置が互いに接続されており、
   前記入力切替装置における前記制御部は、
   前記判定条件が満たされていないときに、
   該入力切替装置の前記複数の第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、該入力切替装置と接続された他の入力切替装置に設定すると共に、該他の入力切替装置に前記フリットを出力することを特徴とする請求項３または４に記載のＮｏＣシステム。
6. 前記入力切替装置における前記制御部は、
   前記判定条件が満たされていないときに、
   フリットの入力を受け付けないことを示す拒否信号を、前記他の入力切替装置に出力すると共に、
   前記他の入力切替装置が前記拒否信号を出力していないことを条件に、該入力切替装置を前記出力先に設定することを特徴とする請求項５に記載のＮｏＣシステム。
7. 前記入力切替装置における前記制御部は、
   該入力切替装置に対応する前記特定ルータにおいて、前記第１の閾値以上の空き容量を有する前記第１のバッファが複数ある場合に、該複数の第１のバッファのうちの、空き容量が最も多い第１のバッファを前記出力先に設定することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載のＮｏＣシステム。
8. 前記入力切替装置における前記制御部は、
   該入力切替装置に対応する前記特定ルータの前記複数の第１のバッファの中に、前記第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファ以外に、前記第１の閾値以下の第２の閾値以上の空き容量を有する他の第１のバッファが存在することを前記判定条件とすることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のＮｏＣシステム。
9. ＮｏＣルータと、該ＮｏＣルータと直接接続された複数の機能ブロックとの間に設けられた入力切替装置であって、前記機能ブロックは、該ＮｏＣルータ以外のＮｏＣルータまたはＩＰ（Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）であり、前記ＮｏＣルータは、前記入力切替装置からのフリットを一時的に格納する複数の第１のバッファと、該複数の第１のバッファに一時的に格納されたフリットを、前記複数の機能ブロックのうちの、該フリットの転送先となる機能ブロックに転送する転送部とを有する前記入力切替装置において、
   前記複数の機能ブロックに夫々対応し、該機能ブロックからのフリットを一時的に格納する複数の第２のバッファと、
   前記ＮｏＣルータにおける前記複数の第１のバッファの空き容量に基づいて、前記複数の第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、前記複数の第１のバッファのうちの１つに選択的に設定する制御部と、
   前記複数の第２のバッファに格納されたフリットを、前記制御部により該フリットに対して設定された前記出力先に出力する分配部とを備えることを特徴とする入力切替装置。
10. 前記制御部は、
    前記第２のバッファに格納されたヘッドフリットに対して前記出力先を設定した後に、該第２のバッファに格納された、前記ヘッドフリットに対応するテイルフリットまでの各後続のフリットの出力先を、前記ヘッドフリットに対して設定した出力先に固定することを特徴とする請求項９に記載の入力切替装置。
11. 前記制御部は、
    前記複数の第１のバッファのうちに、第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファが存在することを判定条件とし、該判定条件が満たされているときに、前記第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファを前記出力先に設定することを特徴とする請求項１０に記載の入力切替装置。
12. 前記ＮｏＣルータは、自身に設けられた前記複数の第１のバッファの夫々の空き容量を示しうる混雑度情報を、前記入力切替装置に出力する混雑度通知部を備え、
    前記入力切替装置における前記制御部は、前記混雑度通知部からの前記混雑度情報に基づいて前記出力先を設定することを特徴とする請求項１１に記載の入力切替装置。
13. 前記ＮｏＣルータと直接接続された前記複数の機能ブロックに含まれる他のＮｏＣルータの前記入力切替装置と接続されており、
    前記制御部は、
    前記判定条件が満たされていないときに、
    前記複数の第２のバッファに格納されたフリットの出力先を、前記他のＮｏＣルータの前記入力切替装置に設定すると共に、該入力切替装置に前記フリットを出力することを特徴とする請求項１１または１２に記載の入力切替装置。
14. 前記制御部は、
    前記判定条件が満たされていないときに、
    フリットの入力を受け付けないことを示す拒否信号を、前記他のＮｏＣルータの前記入力切替装置に出力すると共に、
    該入力切替装置が前記拒否信号を出力していないことを条件に、該入力切替装置を前記出力先に設定することを特徴とする請求項１３に記載の入力切替装置。
15. 前記制御部は、
    前記第１の閾値以上の空き容量を有する前記第１のバッファが複数ある場合に、該複数の第１のバッファのうちの、空き容量が最も多い第１のバッファを前記出力先に設定することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の入力切替装置。
16. 前記制御部は、
    前記複数の第１のバッファの中に、前記第１の閾値以上の空き容量を有する第１のバッファ以外に、前記第１の閾値以下の第２の閾値以上の空き容量を有する他の第１のバッファが存在することを前記判定条件とすることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の入力切替装置。

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