一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼方法，其特征是，在源節(jié)點的輸入端設置有編碼電路，在目的節(jié)點的輸出端設置有解碼電路；編碼電路包括：編碼判斷拆分模塊、四個漢明距離計算模塊、四個數(shù)據(jù)翻轉模塊、格雷碼編碼模塊、數(shù)據(jù)編碼打包模塊；解碼電路包括：解碼判斷拆分模塊、四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊、格雷碼解碼模塊、數(shù)據(jù)解碼打包模塊。本發(fā)明能降低傳輸數(shù)據(jù)的翻轉率，從而降低整個片上網(wǎng)絡的功耗，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。
【專利說明】
-種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼 方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路片上網(wǎng)絡的通信技術領域，尤其設及一種應用于片上網(wǎng)絡的 分組反轉編碼和格雷碼編碼低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼方法。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路特征尺寸縮小，時鐘頻率增大，單個忍片上集成的晶體管數(shù)量超過 10億數(shù)量級，互連線密度不斷提高，能量消耗已逐漸成為忍片設計的主要瓶頸；由此可見， 片上網(wǎng)絡(Network化化ip,NoC)的功耗成為影響忍片性能的關鍵因素;NoC的動態(tài)功耗主 要包括節(jié)點功耗和網(wǎng)絡功耗，節(jié)點功耗是路由節(jié)點內部操作產(chǎn)生的功耗，網(wǎng)絡功耗是數(shù)據(jù) 在網(wǎng)絡中從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸時在互連網(wǎng)絡上產(chǎn)生的功耗；當大量數(shù)據(jù)在NoC中從源 節(jié)點向目的節(jié)點傳輸時，相鄰傳輸數(shù)據(jù)之間高的翻轉率，導致NoC產(chǎn)生很大的互連線網(wǎng)絡功 耗。
[0003] 現(xiàn)有技術中，分組總線反轉(Bus Inved，BI)編碼是常用于數(shù)據(jù)總線的低功耗編 碼方法，格雷碼編碼是常用于地址總線的低功耗編碼方法，它們都是用于總線低功耗編碼 而不是NoC低功耗設計中；BI碼適用于隨機數(shù)據(jù)，本身需要增加額外的冗余標志位，并且效 果隨著數(shù)據(jù)位寬的增加而減小，對連續(xù)數(shù)據(jù)有很大的局限性，格雷碼適用于連續(xù)數(shù)據(jù)，對隨 機數(shù)據(jù)有很大的局限性;針對現(xiàn)有的NoC平臺，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)既有隨機數(shù)據(jù)，又有連續(xù)數(shù)據(jù)，單 獨使用BI碼或單獨使用格雷碼，NoC的功耗都只能降低很小一部分，再加上編碼電路自身的 面積開銷，降低功耗的整體效果非常不明顯，目前，沒有發(fā)現(xiàn)BI碼和格雷碼聯(lián)合應用于NoC 的低功耗設計。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明為克服現(xiàn)有NoC平臺大量隨機數(shù)據(jù)和連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓膯栴}，提出了一 種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼方法，旨在降低NoC中傳輸數(shù)據(jù) 的翻轉率，從而降低整個NoC的功耗，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。
[0005] 本發(fā)明為達到上述目的所采用的技術方案是：
[0006] 本發(fā)明一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路，所述片上網(wǎng)絡為MXN的 二維網(wǎng)絡;并用于傳輸外部的數(shù)據(jù)包;定義接收到所述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為源節(jié)點，輸出所 述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為目的節(jié)點；所述數(shù)據(jù)包是由η個微片組成，分別是1個頭微片，n-2個 體微片和1個尾微片；每個微片包含微片頭、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù) 據(jù);其特點是：
[0007] 在所述源節(jié)點的輸入端設置有編碼電路，在所述目的節(jié)點的輸出端設置有解碼電 路；
[000引所述編碼電路包括:編碼判斷拆分模塊、四個漢明距離計算模塊、四個數(shù)據(jù)翻轉模 塊、格雷碼編碼模塊、數(shù)據(jù)編碼打包模塊；
[0009] 所述編碼判斷拆分模塊接收任意一個微片，并判斷是否為頭微片，若為頭微片，貝u 將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將頭微片中的二進制 微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼編碼模塊;否則，將所接收的微片中的微片 頭發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將所接收的微片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計 數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼編碼模塊、并將所接收的微片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得到低八位 數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后依次發(fā)送給所述四個漢明距離計算模 塊；
[0010] 所述四個漢明距離計算模塊分別接收所述低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位 數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后進行計算，得到低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離和高 位漢明距離，并發(fā)送給所述四個數(shù)據(jù)翻轉模塊；
[0011] 所述四個數(shù)據(jù)翻轉模塊根據(jù)所接到的低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢 明距離和高位漢明距離分別判斷是否大于所設定的闊值，若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、 次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)進行按位取反操作，并設定相應的翻轉標識，否 貝1J，保持相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)不變，并設定相應 的翻轉標識，并將所有的翻轉標志放在相應微片中微片計數(shù)器的冗余位上，從而獲得翻轉 結果發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊，W及四個漢明距離計算模塊用于下一個微片的計算；
[0012] 所述格雷碼編碼模塊將所接收到的微片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器 轉換為格雷碼計數(shù)器并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊；
[0013] 所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊將所接到的微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼計數(shù)器一 起打包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；或將所接到的微片中的微片頭、四個數(shù)據(jù)翻轉模 塊的翻轉結果W及翻轉標識、格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；
[0014] 所述解碼電路包括:解碼判斷拆分模塊、四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊、格雷碼解碼模塊、 數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0015] 所述解碼判斷拆分模塊接收到所述目的節(jié)點輸出的編碼微片，并判斷是否為頭微 片，若為頭微片，則將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊、將頭 微片中的雷碼計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼解碼模塊;否則，將所述編碼微片中的微片頭發(fā)送 給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊、將所述編碼微片中的雷碼計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼解碼模塊； 并將四個數(shù)據(jù)翻轉模塊的翻轉結果進行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、 次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)并分別發(fā)送給所述四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊；
[0016] 所述四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊分別根據(jù)相應的翻轉標識將所述編碼結果的低八位數(shù) 據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，得到解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次 低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0017] 所述格雷碼解碼模塊將所接收到編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計 數(shù)器、二進制包計數(shù)器后，發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0018] 所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊將所接到的頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼解碼模 塊的結果一起打包為解碼微片并進行本地存儲;或將所接到的解碼微片中的微片頭、四個 數(shù)據(jù)反翻轉模塊的解碼結果、格雷碼解碼模塊的結果一起打包為解碼微片并進行本地存 儲。
[0019] 本發(fā)明一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼方法，所述片上網(wǎng)絡為MXN的 二維網(wǎng)絡;并用于傳輸外部的數(shù)據(jù)包;定義接收到所述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為源節(jié)點，輸出所 述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為目的節(jié)點;所述數(shù)據(jù)包是由5個微片組成，分別是1個頭微片，3個體 微片和1個尾微片;每個微片包含微片頭、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù)據(jù)； 其特點是所述編解碼方法是按如下步驟進行：
[0020] 步驟1、對所述數(shù)據(jù)包中任意一個微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將頭微 片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換為格雷碼計數(shù)器;并將頭微片中的微片頭 和低位數(shù)據(jù)W及所述格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；否則，將所 述微片中除去冗余位后的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換為格雷碼計數(shù)器、將所 述微片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得到低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù) 據(jù)；
[0021] 步驟2、所述低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行計算得 到低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離和高位漢明距離；
[0022] 步驟3、根據(jù)所述低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離分別判斷是否 大于所設定的闊值，若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八 位數(shù)據(jù)進行按位取反操作，并設定相應的翻轉標識，否則，保持相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八 位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)不變，并設定相應的翻轉標識，并將所有翻轉標志放在 相應微片中微片計數(shù)器的冗余位上，從而獲得翻轉結果；
[0023] 步驟4、將所述微片中的微片頭、格雷碼計數(shù)器、翻轉結果、翻轉標識一起打包為編 碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；
[0024] 步驟5、所述源節(jié)點將編碼微片經(jīng)過所述片上網(wǎng)絡進行傳輸后到達目的節(jié)點；
[0025] 步驟6、對所述目的節(jié)點所輸出的編碼微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將 頭微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器后，并將二進制微片計 數(shù)器、二進制包計數(shù)器W及頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)一起打包為解碼微片并進行本地 存儲；否則，將所述編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器， 將翻轉結果進行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位 數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟7、根據(jù)相應的翻轉標識將所述編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高 八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，得到解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù) 據(jù)和高八位數(shù)據(jù)；
[0027] 步驟8、將所接到的解碼微片中的微片頭、解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、 次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器一起打包為解碼微片并 進行本地存儲。
[0028] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果體現(xiàn)在：
[0029] 1、本發(fā)明提出的應用于NoC的低功耗聯(lián)合的編解碼電路及其編解碼方法，應用于 實際的NoC，通過降低傳輸數(shù)據(jù)的翻轉率，從而有效降低了 NoC的整體功耗，并保證了數(shù)據(jù)傳 輸?shù)恼_性。
[0030] 2、本發(fā)明提出的應用于NoC的低功耗分組BI編解碼方法，BI碼是常用于隨機數(shù)據(jù) 的低功耗編碼方法，它能降低NoC平臺中隨機數(shù)據(jù)的翻轉率，從而有效降低了 NoC中隨機數(shù) 據(jù)的傳輸功耗。
[0031] 3、本發(fā)明提出的應用于NoC的低功耗分組BI編解碼方法，BI碼低功耗編碼方法本 身要增加額外的翻轉標志位，針對特定的NoC平臺，每個微片中微片計數(shù)器是8位，而微片數(shù) 為5,微片計數(shù)器只需要3為就可W，所W把微片計數(shù)器的高四位用于存放BI編碼的翻轉標 志，不添加額外冗余標志，克服了 BI編碼本身要增加翻轉標志的缺陷，從而克服了額外添加 標志位增加的自身面積開銷。
[0032] 4、本發(fā)明提出的應用于NoC的低功耗格雷碼編解碼方法，NoC平臺中連續(xù)數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)相關性大，而相鄰格雷碼之間只有1位數(shù)字發(fā)生變化，其動態(tài)功耗小，格雷碼編解碼方法 能降低NoC平臺中連續(xù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的翻轉率，從而有效降低了 NoC中連續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸功耗。
[0033] 5、本發(fā)明提出的應用于NoC的低功耗聯(lián)合編解碼設計方法，將分組BI編解碼和格 雷碼編解碼聯(lián)合，針對特定的NoC平臺，既有連續(xù)數(shù)據(jù)，又有隨機數(shù)據(jù)，克服了單獨使用BI編 解碼對連續(xù)數(shù)據(jù)的局限性和單獨使用格雷碼編解碼對隨機數(shù)據(jù)的局限性。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明片上網(wǎng)絡一次編碼一次解碼的方式掛載圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明編碼電路整體結構圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明編碼電路中的漢明距離計算電路圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明編碼電路中的數(shù)據(jù)翻轉電路圖；
[0038] 圖5為本發(fā)明編碼電路中的格雷碼編碼電路圖；
[0039] 圖6為本發(fā)明解碼電路整體結構圖；
[0040] 圖7為本發(fā)明解碼電路中的數(shù)據(jù)反翻轉電路圖；
[0041 ]圖8為本發(fā)明解碼電路中的格雷碼解碼電路圖；
[0042] 圖9為本發(fā)明掛載編解碼模塊和不掛載編解碼總功耗對比圖；
[0043] 圖10為本發(fā)明掛載編解碼模塊和不掛載編解碼總面積對比圖。
【具體實施方式】
[0044] 本實施例中，片上網(wǎng)絡為MXN=2X2的最小二維網(wǎng)絡;并用于傳輸外部的數(shù)據(jù)包； 定義接收到數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為源節(jié)點，輸出數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為目的節(jié)點;數(shù)據(jù)包是由η =5個微片組成，分別是1個頭微片，η-2 = 3個體微片和1個尾微片;每個微片包含微片頭、二 進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù)據(jù);Μ和Ν為大于或等于2的整數(shù);η為大于或等于3 的整數(shù)；
[0045] 如圖1所示，節(jié)點1為源節(jié)點，節(jié)點4為目的節(jié)點，一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián) 合的編解碼電路，是在源節(jié)點的輸入端設置有編碼電路，在目的節(jié)點的輸出端設置有解碼 電路；
[0046] 如圖2所示，編碼電路包括:編碼判斷拆分模塊、四個漢明距離計算模塊、四個數(shù)據(jù) 翻轉模塊、格雷碼編碼模塊、數(shù)據(jù)編碼打包模塊；
[0047] 編碼判斷拆分模塊根據(jù)接收的數(shù)據(jù)是否為0,判斷是否有數(shù)據(jù)輸入，若接收的數(shù)據(jù) 不為0，則產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化信號data_change后發(fā)送給總控邏輯，總控邏輯接收到data_change 信號啟動編碼電路，編碼判斷拆分模塊接收任意一個微片，并判斷是否為頭微片，若為頭微 片，則將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將頭微片中的二進 制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器發(fā)送給格雷碼編碼模塊;否則，將所接收的微片中的微片頭 發(fā)送給數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將所接收的微片中除去冗余位后的二進制微片計數(shù)器低四 位、二進制包計數(shù)器發(fā)送給格雷碼編碼模塊、并將所接收的微片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得 到低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后依次發(fā)送給四個漢明距離計 算模塊；
[0048] 四個漢明距離計算模塊分別接收低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高 八位數(shù)據(jù)后并與上次編碼結果進行對比和計算，得到低位漢明距離、次低位漢明距離、次高 位漢明距離和高位漢明距離，并發(fā)送給四個數(shù)據(jù)翻轉模塊；
[0049] 四個數(shù)據(jù)翻轉模塊根據(jù)所接到的低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距 離和高位漢明距離分別判斷是否大于所設定的闊值，若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、次低 八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)進行按位取反操作作為翻轉結果，并設定相應的翻 轉標識，此時，翻轉標志為1，否則，保持相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或 高八位數(shù)據(jù)不變直接作為翻轉結果，并設定相應的翻轉標識，此時，翻轉標志為0，并且所有 的四個翻轉標志放在相應微片的微片計數(shù)器的高四位冗余位中，將翻轉結果發(fā)送給數(shù)據(jù)編 碼打包模塊，W及四個漢明距離計算模塊用于下一個微片的計算；
[0050] 格雷碼編碼模塊將所接收到的微片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換 為格雷碼計數(shù)器并發(fā)送給數(shù)據(jù)編碼打包模塊；
[0051] 數(shù)據(jù)編碼打包模塊將所接到的微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼計數(shù)器一起打 包為編碼微片并發(fā)送給源節(jié)點；或將所接到的微片中的微片頭、四個數(shù)據(jù)翻轉模塊的翻轉 結果W及翻轉標識、格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給源節(jié)點；
[0052] 如圖6所示，解碼電路包括:解碼判斷拆分模塊、四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊、格雷碼解碼 模塊、數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0053] 解碼判斷拆分模塊接收到目的節(jié)點輸出的編碼微片，并判斷是否為頭微片，若為 頭微片，則將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給數(shù)據(jù)解碼打包模塊、將頭微片中的雷 碼計數(shù)器發(fā)送給格雷碼解碼模塊;否則，將編碼微片中的微片頭發(fā)送給數(shù)據(jù)解碼打包模塊、 將編碼微片中的雷碼計數(shù)器發(fā)送給格雷碼解碼模塊;并將四個數(shù)據(jù)翻轉模塊的翻轉結果進 行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)并分別發(fā) 送給四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊；
[0054] 四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊分別根據(jù)相應的翻轉標識將編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八 位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，若翻轉標志為1，則將相應的數(shù)據(jù)按位取反 的得到解碼結果，否則直接輸出作為解碼結果，并將解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù) 據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0055] 格雷碼解碼模塊將所接收到編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、 二進制包計數(shù)器后，發(fā)送給數(shù)據(jù)解碼打包模塊；
[0056] 數(shù)據(jù)解碼打包模塊將所接到的頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼解碼模塊的 結果一起打包為解碼微片并進行本地存儲;或將所接到的解碼微片中的微片頭、四個數(shù)據(jù) 反翻轉模塊的解碼結果、格雷碼解碼模塊的結果一起打包為解碼微片并進行本地存儲。
[0057] 在本實施例中，如表1所示，數(shù)據(jù)包是由5個微片組成，分別是1個頭微片，3個體微 片和1個尾微片;每個微片包含微片頭、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù)據(jù)；
[005引表1為NoC特定的數(shù)據(jù)包格式 [0化9]
[0060]
[0061] -種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼方法是按如下步驟進行：
[0062] 步驟1、為方便敘述，W傳輸一個數(shù)據(jù)包為例，定義D_i[53:0]、D_o[53:0]代表一個 微片分別作為編碼的輸入數(shù)據(jù)和編碼的輸出數(shù)據(jù)，定義D_ii[53:0]、D_oo[53:0]代表一個 微片分別作為解碼的輸入數(shù)據(jù)和解碼的輸出數(shù)據(jù)，并在傳輸過程中不斷更新;編碼輸入數(shù) 據(jù)用D_i[53:0]可W表示為：
[0063] 0_1[53:0] = {0_1[53:52]，0_1[51:44]，0_1[43:32]，0_1[31:0]}，具體數(shù)據(jù)如下：
[0064] ①頭微片 〇1_〇〇〇〇〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇〇1 [00化]②體微片 11_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_1111111〇_1〇1〇1〇〇1_〇〇11〇〇1〇_11〇〇1〇〇1
[0066] ③體微片 11_〇〇〇〇〇〇11_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_1〇〇〇〇1〇1_〇1〇1111〇_1〇1〇1〇1〇_1〇1〇111〇
[0067] ④體微片 11_〇〇〇〇〇1〇〇_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_11〇〇〇111_1〇〇〇〇1〇1_〇1〇1〇〇1〇_〇〇〇1〇〇1〇
[0068] ⑤尾微片 1〇_〇〇〇〇〇1〇1_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_111〇〇〇1〇_1111〇〇1〇1_〇〇〇〇1〇〇1_ 10111100
[0069] 若接收的數(shù)據(jù)不為0,則產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化信號data_change，編碼電路啟動，對數(shù)據(jù)包 中任意一個微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，設定頭微片標志為1，并將頭微 片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器按圖5所示的格雷碼編碼步驟轉換為格雷碼計 數(shù)器;并將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)W及格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給 源節(jié)點；否則，將微片中的二進制微片計數(shù)器低四位、二進制包計數(shù)器轉換為格雷碼計數(shù) 器、將微片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得到低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八 位數(shù)據(jù)；
[0070] 步驟2、如圖3所示，定義周期T，第一個體微片到來，沒有上次的翻轉結果數(shù)據(jù)與之 進行對比，所W不計算漢明距離，直接把低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八 位數(shù)據(jù)寄存在相應的寄存器組化、〇2、化、Q4中，T+1周期，第二個體微片到來，首先將第二個 體微片低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)寄存在相應的寄存器組化、 化、Q?、舶中，把寄存器組化、化、跑、Q4和寄存器組化、舶、Q?、舶中的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、 次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)分別按位取出發(fā)送給相應的異或計算器，異或計算器計算得出 每一位的異或值發(fā)送給加法器，由加法器計算得到最終的低位漢明距離6、次低位漢明距離 7、次高位漢明距離3和高位漢明距離5，在T+2、T+3周期，重復執(zhí)行步驟2;
[0071] 步驟3、T+1周期，根據(jù)低位漢明距離6、次低位漢明距離7、次高位漢明距離3和高位 漢明距離5分別判斷是否大于所設定的闊值4,若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù) 據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)進行按位取反操作，并設定相應的翻轉標識，否則，保持相 應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)不變，并設定相應的翻轉標 識，所有翻轉標志放置在相應微片的微片計數(shù)器的高四位中，從而獲得翻轉結果，如圖4所 示，本例中低位漢明距離6、次低位漢明距離7和高位漢明距離5都大于闊值4,所W對低八位 數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)按位取反作為翻轉結果，并設置相應的翻轉標志為1，次 高八位數(shù)據(jù)的次高位漢明距離3小于闊值4,所W次高八位數(shù)據(jù)直接作為翻轉結果，翻轉標 志為0，在T+2、T+3周期，重復執(zhí)行步驟3;
[0072] 步驟4、將微片中的微片頭、格雷碼計數(shù)器、翻轉結果、翻轉標志一起打包為編碼微 片并發(fā)送給源節(jié)點，編碼微片的數(shù)據(jù)格式為：
[0073] D_o[53:0]={D_o[53:52],inv3,inv2,invl,inv0,D_o[47:44],D_o[43:32],D_o [31:24],D_〇[23:16],D_〇[15:8],D_〇[7:0]}
[0074] 本實施例中，5個編碼微片分別為：
[00 巧]①頭微片 〇1_〇〇〇〇_〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇1_ 00000001
[0076] ②體微片 11_〇〇〇〇_〇〇11_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_1111111〇_1〇1〇1〇〇1_〇〇11〇〇1〇_ 11001001
[0077] ③體微片 11_11〇1_〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_〇1111〇1〇_1〇1〇〇〇〇1_1〇1〇1〇1〇_ 01010001
[007引 ④體微片 11_1010_0110_00000000_0001_00111000_10000101_10101101_ 00010010
[00 巧]⑤尾微片 1〇_1〇〇1_〇111_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_〇〇〇111〇1_1111〇〇1〇1_〇〇〇〇1〇〇1_ 01000011;
[0080] 步驟5、源節(jié)點將編碼微片經(jīng)過片上網(wǎng)絡進行傳輸后到達目的節(jié)點；
[0081] 步驟6、對目的節(jié)點所輸出的編碼微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將頭微 片中的雷碼計數(shù)器按圖8所示的格雷碼解碼步驟轉換為二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù) 器后，并將二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器W及頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)一起打 包為解碼微片并進行本地存儲;否則，將編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù) 器、二進制包計數(shù)器，將翻轉結果進行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次 高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)；
[0082] 步驟7、根據(jù)相應的翻轉標識將編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位 數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，得到解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和 高八位數(shù)據(jù)，如圖7所示，本例中T+1周期，編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)和高八位 數(shù)據(jù)對應的翻轉標志為1，對編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八 位數(shù)據(jù)按位取反作為解碼結果，編碼結果的次高八位數(shù)據(jù)對應的翻轉標志為0,編碼結果的 次高八位數(shù)據(jù)直接輸出作為編碼結果的次高八位數(shù)據(jù)，Τ+2、Τ+3周期，重復執(zhí)行步驟7;
[0083] 步驟8、將所接到的解碼微片中的微片頭、解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、 次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器一起打包為解碼微片并 進行本地存儲，本實施例中，5個解碼微片和原始的5個微片一樣，分別為：
[0084] ①頭微片 〇1_〇〇〇〇〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇1_〇〇〇〇〇〇〇1
[00 化]②體微片 11_〇〇〇〇〇〇1〇_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_1111111〇_1〇1〇1〇〇1_〇〇11〇〇1〇_11〇〇1〇〇1 [00 化]③體微片 11_〇〇〇〇〇〇11_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_1〇〇〇〇1〇1_〇1〇1111〇_1〇1〇1〇1〇_1〇1〇111〇
[0087] ④體微片 11_〇〇〇〇〇1〇〇_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_11〇〇〇111_1〇〇〇〇1〇1_〇1〇1〇〇1〇_〇〇〇1〇〇1〇
[0088] ⑤尾微片 1〇_〇〇〇〇〇1〇1_〇〇〇〇〇〇〇〇_〇〇〇1_111〇〇〇1〇_1111〇〇1〇1_〇〇〇〇1〇〇1_ 10111100。
[0089] 在2x2的最小NoC上實驗得到，發(fā)包量為1000個微片時，現(xiàn)有NoC平臺總功耗為 0.2426W、0.2424W，總面積為 45：345556.039258皿2、45：345555.489579皿2，掛載了聯(lián)合編碼電 路后的總功耗為 0.2132W、0.2122W，面積為47906903.531432um2、47906901.987846um 2。本發(fā) 明與現(xiàn)有的NoC平臺相比總功耗降低12.1%，總面積增加5.6%，總功耗和總面積對比圖分 別如圖9和圖10所示，如果片上網(wǎng)絡的規(guī)模擴大，發(fā)包量更大時，整個編解碼電路降低功耗 的效果會更加明顯。
【主權項】
1. 一種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼電路，所述片上網(wǎng)絡為MXN的二維網(wǎng) 絡;并用于傳輸外部的數(shù)據(jù)包;定義接收到所述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為源節(jié)點，輸出所述數(shù)據(jù) 包的路由節(jié)點為目的節(jié)點;所述數(shù)據(jù)包是由η個微片組成，分別是1個頭微片，n-2個體微片 和1個尾微片;每個微片包含微片頭、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù)據(jù);其特 征是： 在所述源節(jié)點的輸入端設置有編碼電路，在所述目的節(jié)點的輸出端設置有解碼電路； 所述編碼電路包括:編碼判斷拆分模塊、四個漢明距離計算模塊、四個數(shù)據(jù)翻轉模塊、 格雷碼編碼模塊、數(shù)據(jù)編碼打包模塊； 所述編碼判斷拆分模塊接收任意一個微片，并判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將頭 微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將頭微片中的二進制微片 計數(shù)器、二進制包計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼編碼模塊;否則，將所接收的微片中的微片頭發(fā) 送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊、并將所接收的微片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器 發(fā)送給所述格雷碼編碼模塊、并將所接收的微片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得到低八位數(shù)據(jù)、 次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后依次發(fā)送給所述四個漢明距離計算模塊； 所述四個漢明距離計算模塊分別接收所述低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù) 和高八位數(shù)據(jù)后進行計算，得到低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離和高位漢 明距離，并發(fā)送給所述四個數(shù)據(jù)翻轉模塊； 所述四個數(shù)據(jù)翻轉模塊根據(jù)所接到的低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距 離和高位漢明距離分別判斷是否大于所設定的閾值，若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、次低 八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)進行按位取反操作，并設定相應的翻轉標識，否則， 保持相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)不變，并設定相應的翻 轉標識，并將所有的翻轉標志放在相應微片中微片計數(shù)器的冗余位上，從而獲得翻轉結果 發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊，以及四個漢明距離計算模塊用于下一個微片的計算； 所述格雷碼編碼模塊將所接收到的微片中的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換 為格雷碼計數(shù)器并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊； 所述數(shù)據(jù)編碼打包模塊將所接到的微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼計數(shù)器一起打 包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；或將所接到的微片中的微片頭、四個數(shù)據(jù)翻轉模塊的 翻轉結果以及翻轉標識、格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點； 所述解碼電路包括:解碼判斷拆分模塊、四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊、格雷碼解碼模塊、數(shù)據(jù) 解碼打包模塊； 所述解碼判斷拆分模塊接收到所述目的節(jié)點輸出的編碼微片，并判斷是否為頭微片， 若為頭微片，則將頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)都發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊、將頭微 片中的雷碼計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼解碼模塊;否則，將所述編碼微片中的微片頭發(fā)送給 所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊、將所述編碼微片中的雷碼計數(shù)器發(fā)送給所述格雷碼解碼模塊;并 將四個數(shù)據(jù)翻轉模塊的翻轉結果進行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次 高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)并分別發(fā)送給所述四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊； 所述四個數(shù)據(jù)反翻轉模塊分別根據(jù)相應的翻轉標識將所述編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次 低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，得到解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位 數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)后發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊； 所述格雷碼解碼模塊將所接收到編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、 二進制包計數(shù)器后，發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊； 所述數(shù)據(jù)解碼打包模塊將所接到的頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)、格雷碼解碼模塊的 結果一起打包為解碼微片并進行本地存儲;或將所接到的解碼微片中的微片頭、四個數(shù)據(jù) 反翻轉模塊的解碼結果、格雷碼解碼模塊的結果一起打包為解碼微片并進行本地存儲。2.-種應用于片上網(wǎng)絡的低功耗聯(lián)合的編解碼方法，所述片上網(wǎng)絡為MXN的二維網(wǎng) 絡;并用于傳輸外部的數(shù)據(jù)包;定義接收到所述數(shù)據(jù)包的路由節(jié)點為源節(jié)點，輸出所述數(shù)據(jù) 包的路由節(jié)點為目的節(jié)點;所述數(shù)據(jù)包是由5個微片組成，分別是1個頭微片，3個體微片和1 個尾微片;每個微片包含微片頭、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器、低位數(shù)據(jù);其特征是 所述編解碼方法是按如下步驟進行： 步驟1、對所述數(shù)據(jù)包中任意一個微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將頭微片中 的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換為格雷碼計數(shù)器;并將頭微片中的微片頭和低 位數(shù)據(jù)以及所述格雷碼計數(shù)器一起打包為編碼微片并發(fā)送給所述源節(jié)點；否則，將所述微 片中除去冗余位后的二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器轉換為格雷碼計數(shù)器、將所述微 片中的低位數(shù)據(jù)進行拆分，得到低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)； 步驟2、所述低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行計算得到低 位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離和高位漢明距離； 步驟3、根據(jù)所述低位漢明距離、次低位漢明距離、次高位漢明距離分別判斷是否大于 所設定的閾值，若大于，則將相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù) 據(jù)進行按位取反操作，并設定相應的翻轉標識，否則，保持相應的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù) 據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)或高八位數(shù)據(jù)不變，并設定相應的翻轉標識，并將所有翻轉標志放在相應 微片中微片計數(shù)器的冗余位上，從而獲得翻轉結果； 步驟4、將所述微片中的微片頭、格雷碼計數(shù)器、翻轉結果、翻轉標識一起打包為編碼微 片并發(fā)送給所述源節(jié)點； 步驟5、所述源節(jié)點將編碼微片經(jīng)過所述片上網(wǎng)絡進行傳輸后到達目的節(jié)點； 步驟6、對所述目的節(jié)點所輸出的編碼微片判斷是否為頭微片，若為頭微片，則將頭微 片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器后，并將二進制微片計數(shù)器、 二進制包計數(shù)器以及頭微片中的微片頭和低位數(shù)據(jù)一起打包為解碼微片并進行本地存儲； 否則，將所述編碼微片中的雷碼計數(shù)器轉換為二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器，將翻轉 結果進行拆分，得到編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)； 步驟7、根據(jù)相應的翻轉標識將所述編碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位 數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)進行處理，得到解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高八位數(shù)據(jù)和 高八位數(shù)據(jù)； 步驟8、將所接到的解碼微片中的微片頭、解碼結果的低八位數(shù)據(jù)、次低八位數(shù)據(jù)、次高 八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)、二進制微片計數(shù)器、二進制包計數(shù)器一起打包為解碼微片并進行 本地存儲。
【文檔編號】H03M7/26GK106059592SQ201610347303
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】杜高明, 馬世碧, 張多利, 宋宇鯤, 李向陽, 尹勇生
【申請人】合肥工業(yè)大學