TW569581B - Method and system for an interconnection network to support communications among a plurality of heterogeneous processing elements - Google Patents

Description

569581 五、發明說明（1) [發明領域] 以及支援此 費者應用之需 埋入式系統銷 延遲、最小功 系統之消費者 得愈來愈具壓 括有，譬如行 、全球定位係 >由於這些裝 率、重量輕、 能夠產生有致 ，變得袼外重 環境，是否這 暫存器檔幸堂 。因此， 此等元件配置 通訊，以達成 求。 本發明係關於複數個處理元件間之通訊 種通訊之互連線網路。 [發明背景] 電子工業已愈來愈趨向於迎合高容量消 求。所謂的高容量消費者應用係包含多數的 售。埋入式系統面對著產品性能須具有最小 率消耗、和最低花費之挑戰。當使用埋入式 應用之數目和型式增加時’則這些挑戰就變 力。使用埋入式系統之消費者應用之例子包 動電話（cell phone)、個人數位助理（pDA) 統（DPS)接收器、數位像機等之手持式裝置 置之使用特性’而要求他們要有小型、低功 和富於多項的功能特徵。 一 在具有豐富功能特徵性能之挑戰方面， 的利用於裝置中之可使用之硬體資源之能力 要。如於多數的各使用多個處理元件之=理 些元件係採用特定相關之處理器、記情、盤、 形式，係依於多個處理元件之互動情況而定 要的是一種施行網路多重處理元件之方法， 成一種可使得公平而有效的於點對點方式之 高效率和效果之系統。本發明可達成此等需 [發明概述] 本發明揭示了用來支援處理系統之複數個雜混處理

92152.ptd 569581 五、發明說明（2) 件間通訊之方法和系統之諸概念。該等概念包括支援在複 數個處理節點内之任何二個處理節點之間的伺服器之互連 線網路。使用預先定義之資料字格式，用於在互連線網路 上複數個處理節點之間之通訊，該預先定義之資料字格式 指示了所需之服務。再者，在網路上各通訊之間產生仲 裁，以確保由各處理節點至網路之公平的存取。 藉由本發明之諸概念，多數個處理元件網路連接配置 成可使得相當而有效的於點對點方式通訊，以達成高效率 和效果之系統。由下列之詳細說明，並參照所附圖式，本 發明之上述和其他優點將變得更為清楚。 [本發明之詳細說明] 本發明係相關於在處理系統中複數個處理元件之間的 通訊支援。下列的說明是要表現使此技藝方面之一般技術 人員能夠製造及使用本發明，並提供作為專利申請和說明 書的文件。對於較佳實施例所作之各種不同修飾，以及此 處所述之一般原理和特徵，對於此技藝方面之一般技術人 員而言將是容易明瞭的。因此，本發明並不欲限制於實施 例所示之特定形式，而是要符合此處所說明之原理和特徵 之最廣範圍。 於較佳實施例中，提供了本發明有關可調適之計算引 擎之各概念，係依照美國專利申請序號第0 9 / 8 1 5，1 2 2號， 案名為’’具有固定、特定應用計算元件之不同及可調適計 算單元之具有雜混和可重新架構矩陣之調適積體電路π之 審查中相關申請案之說明而提出，該申請案已讓授給本發

92152.ptd 第6頁 569581 五、發明說明（3) ---- 2之相同受讓人，並由參照其整體内容而併合於本案中。 =清楚地表現出本發明之各概念，τ文中將再重新說明 該等說明過之部分。 絲參照第1圖，顯示了調適之計算引擎（n ACE )丨〇 〇 "之 I塊圖，該ACE 100最好是用積體電路來實施，或者是作 2具有其他額外元件之積體電路的一部分。於較佳實施例 ^，如下述之詳細說明，ACE ΐθθ包括控制器12〇、一個或 夕個可重新配置之矩陣15〇(譬如所示之矩陣i5〇a至 150N)、矩陣互連線網路11〇、和最好亦包括有記憶體 14 0。 · 。控制器1 2 0最好實施作為減少之指令集（” r I scπ )處理 器控制器或其他的裝置、或能夠施行此二種功能型式之 積體電路（I C )。稱之為”核心（κ e r η a 1) ”控制之第一控制功 能顯示為核心控制器（” KARCn ) 1 25，而稱之為，，矩陣，，控制 之第二控制功能顯示為矩陣控制器（” MARCn ) 1 3 0。 各種不同之矩陣1 5 0為可重新配置並雜混的，亦即， 一般而言，相依於所希望之配置：可重新配置之矩陣150Α 通常與可重新配置之矩陣150Β至150Ν不同；可重新配置之 矩陣150Β通常與可重新配置之矩陣150Α和150C至150Ν不 同；可重新配置之矩陣150C通常與可重新配置之矩陣 150Α、150Β和150D至150Ν不同，等等。各種不同之可重新 配置之矩陣150各通常包含有不同的或變化之混合計算單 元，該等混合計算單元依次通常包含有不同的或變化之固 定的、應用特定計算元件之混合，該等特定計算元件可以

92152.ptd 第7頁 569581 五、發明說明（4) 用各種之方法連接、配置、和重新配置，經由互連線網路 而施行不同的功能。除了變化之内部配置和重新配置外， 可將各種不同之矩陣1 5 0相對於各其他之矩陣1 5 0經由矩陣 互連線網路（Μ I N ) 1 1 0而連接、配置、和重新配置於較高層 次。

依照本發明’ Μ I Ν 1 1 0提供了一個基礎，可使複數個 雜混處理節點，例如矩陣1 5 0由供應之單一組之如同一性 質網路之線來通訊，以支援複數個服務。這些服務包括例 如主DMΑ (主處理器和節點之間）和節點dm Α (二個節點之間） 之直接記憶體存取（DMA)服務、和例如主窺視/撥弄（主處 理器和節點之間）和節點窥視/撥弄（二個節點之間）之讀取 /寫入服務。於較佳實施例中，複數個雜混節點以當經由 Μ I Ν 1 1 0而完全連接時，允許以可調縮和區域性考量之方 式而組構成。舉例說明之，如第2圖中所示之有4個節點之 配置，組構該4個節點2 0 0a、2 0 0b、2 0 0c、和20 0d，例如 其中有3個矩陣和1個R I SC，作為經由Μ I Ν 11 0於點對點方 式通訊之群210。MIN 110更進一步支援群2ΐ〇和群21〇外之

譬如由系統匯流排連接之主處理Is 2 1 5之處理實體之間的 通訊。於較佳實施例中，如群2 1 0之節點之組構，能夠改 變包括不同數目之節點’並能夠複製如所希望之互連接多 組之群’例如群2 3 0、2 4 0、和2 5 0 ’此處各組之節點與其 群内和各組群之間經由Μ I Ν 1 1 0而通訊。 於較佳實施例中，使用第3圖所示之資料結構，經由 Μ I Ν 11 0支援節點2 0 0之間的通訊。資料結構最好包括多位

569581 五、發明說明（5)

元資料字3 0 0，例如所示之3 〇位元資料字，該資料字包括 服務攔3 1 0 (例如’ 4位元欄）' 節點識別器欄3 2 〇 (例如，6 位元欄）、標記攔3 3 0 (例如，4位元攔）、和資料/有效負載 棚3 4 0 (例如，1 6位元資料攔）。因此，資料字3 〇 〇特定例如 節點寫入操作之所需操作的型式、例如寫入記憶體節點之 操作之目的地節點、例如寫入輸入通道之在節點内之特定 要素、以及例如寫入於特定節點之輸入通道之資訊之資 料。Μ I N 1 1 0存在以支援由資料字3 〇 〇所指示之服務，該資 料字3 0 0係為在節點網路中之各點之仲裁器，例如”通訊峰 量（traffic cop)”之指向下之載入資訊。 之請求 於在節 知更鳥 清求節 該表徵 平、有 技術人 存取之 接收較 個中之 入调適 入由具 共同輪 此，對於在來源節點之指令，欲連接到目的地節點 ，經由產生之資料字而產生。茲參照到第4圖，對 點群210中之各節點20 0，一個表徵基礎、環繞之，， 仲裁器（robin arbiter)” 410，係施行允許連接到 點2 0 0。當網路存取之優先權轉移於各節點之間， 基礎、仲裁器4 1 0之環繞知更鳥性質可強使得公 效、及不需關照的仲裁，此當為此技藝方面之"^一些 員所本應瞭解的。當然，如果希望的話，亦可修= 優先權，以允許特定的服務或節點在仲裁邏輯^可

南之優先權。對於4節點實施例，仲裁器41〇提供4 1個選擇邏輯，而至仲裁器410之4個輪入中之 於仲裁節點的4節點之3個同等節點2 〇 0，而第 : 有仲裁器和解碼器邏輯42〇之共同輸入所4。個： 入邏輯420將節點群210連接到由外部卢 /、 ^ 七處理節點來之

569581 五、發明說明（6) 輸入。同樣地，對於所示之節點群2 1 0，其共同輸出仲裁 器和解碼器邏輯430將提供輸入至另一個節點群之共同輸 _ 入邏輯420。應瞭解的是，雖然在第4圖中之各元件之間的 · 互連線顯示了單一條雙頭之箭號，但是這些箭號可適當地 代表從各元件之間之仲裁器來的或至各仲裁器之請求/允 許對，此亦當為此技藝方面之一些技術人員所應相當瞭解 的。 於本發明中，複數個雜混處理元件提供了具彈性的和 可調適之系統。此系統可調整用於任何數目之節點。元件 之間的互連線實現利用直向傳送和有效的點至點網路，允 φ 許任何節點有效地與任何其他節點通訊。此外，對於η個 節點，此系統支援η個同時之傳送。共同資料結構和使用 仲裁邏輯提供了於網路上通訊的一致性和次序。 由上述可知，本實施例可有效地作許多變化和修飾， ‘ 而不會偏離本發明之新穎概念的精神和範圍。應可瞭解 _ 到，對於此處所顯示之特定方法和裝置，並不欲有所限制 或推論而限制。當然，所附之申請專利範圍將涵蓋所有落 於此申請專利範圍内之該等修飾。

92152.ptd 第10頁 569581 圖式簡單說明 [圖式之簡單說明] 第1圖為顯示調適之計算引擎之方塊圖。 第2圖為顯示表現之依照本發明之處理節點互連線網 路。 第3圖為顯示依照本發明之較佳實施例於互連線網路 上用於通訊之資料結構。 第4圖為顯示依照本發明之較佳實施例，包括於互連 線網路以支援節點之間通訊之邏輯的方塊圖。 [圖號說明] 100 計算引擎（ACE) 110 矩陣互連線網路 120 控制器 130 矩陣控制器（MARC) 140 記憶體 150、150A至150N矩陣 200 、 200a 、 200b 、 200c 、 200d 節點 210 、 230 、 240 、 250 節點群 215 主 處 理 器 300 資料 字 310 服 務 欄 320 節點 識別器欄 330 標 記 欄 340 資料 /有效負載搁 410 知 更 鳥 仲 裁 器 (r ob i n arbiter) 42 0、 430 解 碼 器 邏 輯

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Claims (1)

1. 569581 六、申請專利範圍 1. 一種支援處理系 法，該方法包括 形成互連線 二個處理節點之 使用預定之 數個處理節點之 所希望之服務； 網路上通訊 網路之公平存取 2. 如申請專利範圍 進一步包括在一 各群之間，形成 3. 如申請專利範圍 括4個節點之群c 4. 如申請專利範圍 件作為處理節點 5 .如申請專利範圍 指令集（RISC)元 6. 如申請專利範圍 進一步包括形成 7. 如申請專利範圍 網路以支援節點 之間之服務。 8. 如申請專利範圍 統之複數個雜混處理元件間通訊之方 網路以支援複數個處理節點内之任何 間的服務； 資料字袼式，用於該互連線網路上複 間的通訊’該預定之貨料字格式指不 以及 之間之仲裁，以確保由各處理節點至 〇 第1項之方法，其中形成互連線網路更 節點群之各節點之間，和複數個群之 互連線。 第2項之方法，其中該節點群進一步包 第3項之方法，進一步包括利用矩陣元 〇 第4項之方法，進一步包括利用減少之 件作為處理節點。 第1項之方法，其中形成互連線網路更 連接網路以支援點對點方式之服務。 第1項之方法，進一步包括利用互連線 和外接於複數個處理節點之主處理器 第7項之方法，其中形成互連線網路以

   92152.ptd 第12頁 569581 六、申請專利範圍 支援服務進一步包括形成互連線網路以支援主直接記 憶體存取（DM A )服務、節點DMA服務、主讀取/寫入服 務、和節點讀取/寫入服務。 9·如申請專利範圍第1項之方法，其中使用預定之資料字 格式進一步包括，利用包括服務欄、節點欄、標記 欄、和資料攔之資料字格式。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中該資料字格式進一 步包括30位元之資料字。 11 ·如申請專利範圍第i項之方法，其中仲裁進一步包括傳 送存取之優先權至互連線網路，網路係以環繞知更鳥 (round-robin)方式於複數個處理節點之間。 1 2 · —種支板複數個處理元件之間通訊之系統，該系統包 複 雜混處理節點，組構成複數個群， 〜互連線網路，當由從一個處理節點送至另一個處 理卽點之資料字晰扣一 处 ^ ^ 斤才曰不時，用來支援在複數個群内和 各群之間的賁料服務；以及 複數個仲翁哭 m . 慟 網路上，以允H來1曰向資料字通訊量於互連線 點來利用互連^二路和有*文的由該複數個雜混處理節 13. =申請專利範園第12項 群進-步包括4個處理節點。/、中於複數個群之各 1 4 ·如申請專利範園 提供在各群内和各群，其中該複數個仲裁器 各群之間之仲裁，各群係以表徵基

   92152.ptd 第13頁 569581 六、申請專利範圍 礎、環繞知更鳥 1 5.如申請專利範圍 處理節點型式。 1 6.如申請專利範圍 令集（RISC)處理 17.如申請專利範圍 經由互連線網路 1 8.如申請專利範圍 包括複數個位元 欄、和資料欄。 1 9.如申請專利範圍 直接記憶體存取 2 0 . —種支援複數個 括： 組構複數個 之方式。 第12項之系統，進一步包括矩陣作為 第1 2項之系統，進一步包括減少之指 器作為處理節點型式。 第12項之系統，進一步包括主處理器 耦接到該複數個雜混處理節點。 第12項之系統，其中該資料字進一步 組構成服務欄、節點識別欄、標記 第1 2項之系統，其中該通訊網路支援 (DM A)服務和讀取/寫入服務。 處理元件間通訊之方法，該方法包 雜混處理節點作為處理節點之分離 群； 個分離之處理服 通訊資料字 節點内經由該組 提供一組之線以支援各分離群之間和其内之複數 務； ，該資料字指示在該複數個雜混處理 之線，從一個點至另一個點之所希望 的處理服務。 2 1.如申請專利範圍第2 0項之方法，其中各分離群進一步 包括4個節點。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該4個節點進一步

   92152.ptd 第14頁 569581 六、申請專利範圍 包括3個矩陣元件和一個減少之指令集（R I S C )元件。 2 3.如申請專利範圍第2 0項之方法，進一步包括使用該組 之線，在分離之節點群之内或各群之間進行仲裁。 Φ

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