專利名稱：一種線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種片上網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜性理論中數(shù)字劃分領(lǐng)域，是一種采用線上可重 構(gòu)技術(shù)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其可重構(gòu)方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷前進(jìn)，系統(tǒng)芯片(System on Chip, SoC)也日趨復(fù)雜，包 含著越來越多的處理器、存儲(chǔ)器等IP模塊，以片上網(wǎng)絡(luò)為代表的新一代片上通信系統(tǒng)成 為了 SoC的研究熱點(diǎn)。樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò)由于其較低的通信延遲、物理設(shè)計(jì)中布 局的靈活性在同構(gòu)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的樹形片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于各節(jié)點(diǎn)鏈接固定，參照?qǐng)D3 (a),從而導(dǎo)致部 分?jǐn)?shù)據(jù)包可能需要經(jīng)過較遠(yuǎn)的距離才能傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)，以致片上通訊延遲高，數(shù)據(jù)傳 輸量大，功耗高。樹形片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重構(gòu)問題涉及復(fù)雜性理論中數(shù)字劃分領(lǐng)域，尤其是平衡數(shù) 字劃分(BalancedNumberPartitioning)，解決這類問題的方法包括可在多項(xiàng)式時(shí)間和空 間內(nèi)找到近似解的啟發(fā)式算法，在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)完成但需要大量空間的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法， 以及只要運(yùn)行時(shí)間足夠長(zhǎng)即可找到最佳解的任意時(shí)間算法(AnytimeAlgorithm)。介于 重構(gòu)控制模塊的計(jì)算能力及空間所限，啟發(fā)式算法是重構(gòu)方法的最佳選擇。平衡最大差 分法(Balanced Largest Differencing Method, BLDM)是解決平衡數(shù)字劃分的經(jīng)典方法，好 過其他通用多項(xiàng)式時(shí)間方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有樹形片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信量較大、通信延遲較大、重構(gòu)過程中劃 分結(jié)果不可靠的不足，本發(fā)明提供了一種有效減少通信量、降低通信延遲、重構(gòu)過程具有 良好的劃分結(jié)果的線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其重構(gòu)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括處理單 元，用以實(shí)現(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)接口，用以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行打包、 解包；交換機(jī)，用以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；控制單元，用以根據(jù)收集來的各處理單元的任務(wù)量 信息，按照重構(gòu)方法重組網(wǎng)絡(luò)群集；
所述交換機(jī)有五個(gè)端口，其中四個(gè)連接同級(jí)之間的處理單元，并行工作的處理單元 每隔固定時(shí)間進(jìn)行任務(wù)交互，另一個(gè)端口通向下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)；每四個(gè)處理單元及其網(wǎng)絡(luò)接 口和它們的交換機(jī)以4元樹結(jié)構(gòu)組成一個(gè)群集，各群集以此方式遞歸組成更大的群集， 直至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。作為優(yōu)選的一種方案片上網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括處理單元發(fā)給控制器的任務(wù) 量信息、控制器發(fā)給交換機(jī)的群集信息、控制器發(fā)給處理單元的任務(wù)發(fā)送信息和處理單 元之間發(fā)送的任務(wù)信息。
進(jìn)一步，所述控制單元中，所述重構(gòu)方法采用平衡最遠(yuǎn)綁定法，即將/7個(gè)節(jié) 點(diǎn)分為
權(quán)利要求
1.一種線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)包括處理單元，用以實(shí)現(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)接口，用以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行打包、解包；交換機(jī)，用以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；控制單元，用以根據(jù)收集來的各處理單元的任務(wù)量信息，按照重構(gòu)方法重組網(wǎng)絡(luò)群集；所述交換機(jī)有五個(gè)端口，其中四個(gè)連接同級(jí)之間的處理單元，并行工作的處理單元 每隔固定時(shí)間進(jìn)行任務(wù)交互，另一個(gè)端口通向下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)；每四個(gè)處理單元及其網(wǎng)絡(luò)接 口和它們的交換機(jī)以4元樹結(jié)構(gòu)組成一個(gè)群集，各群集以此方式遞歸組成更大的群集， 直至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于片上網(wǎng)絡(luò) 中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括處理單元發(fā)給控制器的任務(wù)量信息、控制器發(fā)給交換機(jī)的群集信息、 控制器發(fā)給處理單元的任務(wù)發(fā)送信息和處理單元之間發(fā)送的任務(wù)信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征 在于所述控制單元中，所述重構(gòu)方法采用平衡最遠(yuǎn)綁定法，即將/7個(gè)節(jié)點(diǎn)分為糴=w / 4組，記做4，為，…，每組4個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中η為能被4整除的自然數(shù)；某一時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前任務(wù)量為h，￡)2,...k ，排序后為序列I =、％,...%.，a-a.2Uan，并且e為節(jié)點(diǎn)平均任務(wù)量，即,使得交換機(jī)通信量
4.一種如權(quán)利要求1所述的線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征 在于所述4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每四個(gè)處理單元及其網(wǎng)絡(luò)接口和它們的交換機(jī)以4 元樹結(jié)構(gòu)組成一個(gè)群集，各群集以此方式遞歸組成更大的群集；設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為η，η為能被4整除的自然數(shù)，將/7個(gè)節(jié)點(diǎn)分為
5.如權(quán)利要求4所述的重構(gòu)方法，其特征在于所述重構(gòu)方法包括以下步驟1)首先，各節(jié)點(diǎn)當(dāng)前任務(wù)量減去平均任務(wù)量，得到節(jié)點(diǎn)通信量，因此，各元素值為
6.如權(quán)利要求4或5所述的重構(gòu)方法，其特征在于所述序列L每個(gè)元素包括兩個(gè)部 分，即元素值和標(biāo)簽，標(biāo)簽標(biāo)識(shí)元素的源數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，初始值為1。
7.如權(quán)利要求5所述的重構(gòu)方法，其特征在于步驟3)中合并的兩個(gè)元素的標(biāo)簽和 需小于等于4，同時(shí)，當(dāng)序列中有元素標(biāo)簽為3時(shí)，接下來的循環(huán)需要找到一個(gè)距離最遠(yuǎn) 并與之對(duì)應(yīng)的元素和它配對(duì)，所述對(duì)應(yīng)的元素的標(biāo)簽為1。
8.如權(quán)利要求4或5所述的重構(gòu)方法，其特征在于每一次重構(gòu)過程，將群集中的四 個(gè)設(shè)備單元組合到一起，所述設(shè)備單元包括處理單元或群集子集。
全文摘要
一種線上可重構(gòu)的4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括處理單元，用以實(shí)現(xiàn)片上網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)接口，用以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行打包、解包；交換機(jī)，用以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；控制單元，用以根據(jù)收集來的各處理單元的任務(wù)量信息，按照重構(gòu)方法重組網(wǎng)絡(luò)群集；交換機(jī)有五個(gè)端口，其中四個(gè)連接同級(jí)之間的處理單元，并行工作的處理單元每隔固定時(shí)間進(jìn)行任務(wù)交互，另一個(gè)端口通向下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)；每四個(gè)處理單元及其網(wǎng)絡(luò)接口和它們的交換機(jī)以4元樹結(jié)構(gòu)組成一個(gè)群集，各群集以此方式遞歸組成更大的群集，直至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以及提供了4元樹狀片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重構(gòu)方法。本發(fā)明有效減少通信量、降低通信延遲、重構(gòu)過程具有良好的劃分結(jié)果。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102025614SQ20101055899
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者嚴(yán)曉浪, 潘赟, 王一木, 程愛蓮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)