专利名称：一种线上可重构的4元树状片上网络系统及其重构方法
技术领域：
本发明涉及一种片上网络与复杂性理论中数字划分领域，是一种采用线上可重 构技术的4元树状片上网络系统及其可重构方法。
背景技术：
随着半导体技术的不断前进，系统芯片(System on Chip, SoC)也日趋复杂，包 含着越来越多的处理器、存储器等IP模块，以片上网络为代表的新一代片上通信系统成 为了 SoC的研究热点。树状拓扑结构的片上网络由于其较低的通信延迟、物理设计中布 局的灵活性在同构系统中被广泛应用。然而传统的树形片上网络系统由于各节点链接固定，参照图3 (a),从而导致部 分数据包可能需要经过较远的距离才能传输到目的节点，以致片上通讯延迟高，数据传 输量大，功耗高。树形片上网络系统的重构问题涉及复杂性理论中数字划分领域，尤其是平衡数 字划分(BalancedNumberPartitioning)，解决这类问题的方法包括可在多项式时间和空 间内找到近似解的启发式算法，在多项式时间内完成但需要大量空间的动态规划算法， 以及只要运行时间足够长即可找到最佳解的任意时间算法(AnytimeAlgorithm)。介于 重构控制模块的计算能力及空间所限，启发式算法是重构方法的最佳选择。平衡最大差 分法(Balanced Largest Differencing Method, BLDM)是解决平衡数字划分的经典方法，好 过其他通用多项式时间方法。
发明内容
为了克服已有树形片上网络系统的通信量较大、通信延迟较大、重构过程中划 分结果不可靠的不足，本发明提供了一种有效减少通信量、降低通信延迟、重构过程具有 良好的划分结果的线上可重构的4元树状片上网络系统及其重构方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种线上可重构的4元树状片上网络系统，所述4元树状片上网络系统包括处理单 元，用以实现片上网络的计算任务；网络接口，用以对网络上传输的数据包进行打包、 解包；交换机，用以进行数据交互；控制单元，用以根据收集来的各处理单元的任务量 信息，按照重构方法重组网络群集；
所述交换机有五个端口，其中四个连接同级之间的处理单元，并行工作的处理单元 每隔固定时间进行任务交互，另一个端口通向下一级网络；每四个处理单元及其网络接 口和它们的交换机以4元树结构组成一个群集，各群集以此方式递归组成更大的群集， 直至整个网络系统。作为优选的一种方案片上网络中传输的数据包括处理单元发给控制器的任务 量信息、控制器发给交换机的群集信息、控制器发给处理单元的任务发送信息和处理单 元之间发送的任务信息。
进一步，所述控制单元中，所述重构方法采用平衡最远绑定法，即将/7个节 点分为
权利要求
1.一种线上可重构的4元树状片上网络系统，其特征在于所述4元树状片上网络系 统包括处理单元，用以实现片上网络的计算任务；网络接口，用以对网络上传输的数据包进行打包、解包；交换机，用以进行数据交互；控制单元，用以根据收集来的各处理单元的任务量信息，按照重构方法重组网络群集；所述交换机有五个端口，其中四个连接同级之间的处理单元，并行工作的处理单元 每隔固定时间进行任务交互，另一个端口通向下一级网络；每四个处理单元及其网络接 口和它们的交换机以4元树结构组成一个群集，各群集以此方式递归组成更大的群集， 直至整个网络系统。
2.如权利要求1所述的线上可重构的4元树状片上网络系统，其特征在于片上网络 中传输的数据包括处理单元发给控制器的任务量信息、控制器发给交换机的群集信息、 控制器发给处理单元的任务发送信息和处理单元之间发送的任务信息。
3.如权利要求1或2所述的线上可重构的4元树状片上网络系统，其特征 在于所述控制单元中，所述重构方法采用平衡最远绑定法，即将/7个节点分为籴=w / 4组，记做4，為，…，每组4个节点，其中η为能被4整除的自然数；某一时刻各节点的当前任务量为h，￡)2,...k ，排序后为序列I =、％,...%.，a-a.2Uan，并且e为节点平均任务量，即,使得交换机通信量
4.一种如权利要求1所述的线上可重构的4元树状片上网络系统的重构方法，其特征 在于所述4元树状片上网络系统中，每四个处理单元及其网络接口和它们的交换机以4 元树结构组成一个群集，各群集以此方式递归组成更大的群集；设网络系统的节点数为η，η为能被4整除的自然数，将/7个节点分为
5.如权利要求4所述的重构方法，其特征在于所述重构方法包括以下步骤1)首先，各节点当前任务量减去平均任务量，得到节点通信量，因此，各元素值为
6.如权利要求4或5所述的重构方法，其特征在于所述序列L每个元素包括两个部 分，即元素值和标签，标签标识元素的源数据的个数，初始值为1。
7.如权利要求5所述的重构方法，其特征在于步骤3)中合并的两个元素的标签和 需小于等于4，同时，当序列中有元素标签为3时，接下来的循环需要找到一个距离最远 并与之对应的元素和它配对，所述对应的元素的标签为1。
8.如权利要求4或5所述的重构方法，其特征在于每一次重构过程，将群集中的四 个设备单元组合到一起，所述设备单元包括处理单元或群集子集。
全文摘要
一种线上可重构的4元树状片上网络系统，包括处理单元，用以实现片上网络的计算任务；网络接口，用以对网络上传输的数据包进行打包、解包；交换机，用以进行数据交互；控制单元，用以根据收集来的各处理单元的任务量信息，按照重构方法重组网络群集；交换机有五个端口，其中四个连接同级之间的处理单元，并行工作的处理单元每隔固定时间进行任务交互，另一个端口通向下一级网络；每四个处理单元及其网络接口和它们的交换机以4元树结构组成一个群集，各群集以此方式递归组成更大的群集，直至整个网络系统。以及提供了4元树状片上网络系统的重构方法。本发明有效减少通信量、降低通信延迟、重构过程具有良好的划分结果。
文档编号H04L12/56GK102025614SQ20101055899
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者严晓浪, 潘赟, 王一木, 程爱莲 申请人:浙江大学