本發(fā)明屬于集成電路片上網(wǎng)絡的通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應用于層次化片上網(wǎng)絡的兩級拆分路由器及其路由算法。

背景技術(shù)：

隨著片上網(wǎng)絡上核數(shù)的不斷增加，多核之間的并行通信使得片上網(wǎng)絡通信關(guān)系變得相當復雜。傳統(tǒng)的片上網(wǎng)絡設(shè)計只考慮一個源節(jié)點向一個目的節(jié)點的單播通信模式。在片上網(wǎng)絡上實現(xiàn)單個源節(jié)點向多個目的節(jié)點的多播通信成為一項越來越重要的通信需求。

目前有很多種多播路由算法，其中，基于層次化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的混合多播路由算法，算法采用兩層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將底層網(wǎng)絡分成不同的區(qū)域。上層網(wǎng)絡的每個路由器相當于底層區(qū)域中間路由器的橋接路由器。單播數(shù)據(jù)包只在底層網(wǎng)絡傳輸。多播數(shù)據(jù)包先傳輸?shù)缴蠈泳W(wǎng)絡，從上層網(wǎng)絡再傳播到各個目的節(jié)點所在的不同區(qū)域，然后到達目的節(jié)點。

但是該算法為了避免一份死鎖情況，規(guī)定一個區(qū)域內(nèi)的所有多播數(shù)據(jù)包都必須從上層路由器進入該區(qū)域，即使是一個源節(jié)點對自身區(qū)域的其他節(jié)點或相鄰的節(jié)點進行多播傳輸也必須通過該區(qū)域的上層路由器進入該區(qū)域，這會大大增加數(shù)據(jù)包的延遲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種應用于層次化片上網(wǎng)絡的兩級拆分路由器及其路由算法，以期能將數(shù)據(jù)包直接傳輸?shù)轿挥谙蛏蟼鬏斅窂缴系哪康墓?jié)點或者向上傳輸路徑的相鄰位置的目的節(jié)點，從而能有效提高傳輸效率，并降低延遲。

本發(fā)明為達到上述目的所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種應用于層次化片上網(wǎng)絡的兩級拆分路由器，所述層次化片上網(wǎng)絡是由n×m的底層二維網(wǎng)絡和l×s的上層網(wǎng)絡構(gòu)成；1≤l＜n，1≤s＜m；所述底層二維網(wǎng)絡分為l×s個區(qū)；每個區(qū)內(nèi)包含一個中間路由器和若干個普通路由器；所述普通路由器包含五個傳輸方向；所述中間路由器包含五個傳輸方向和一個向上傳輸方向；所述上層網(wǎng)絡均為傳輸路由器；所述傳輸路由器包含五個傳輸方向和一個向下傳輸方向；所述中間路由器與所述傳輸路由器互相連接；其特點是，

將所述中間路由器和若干個普通路由器中的譯碼模塊設(shè)置為多播路由計算模塊；所述多播路由計算模塊包括分類譯碼單元ym、單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr、多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur、多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr和輸出端口寄存單元；多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur包括：兩級拆分單元ts和普通上行路由計算單元rc；所述輸出端口寄存單元包括：m位的傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和m位全方向寄存器port_2[m-1:0]；m為傳輸方向的個數(shù)；所述傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]用于存儲當前頭微片的傳輸方向；所述全方向寄存器port_2[m-1:0]用于存儲所有頭微片的傳輸方向；

任意一個區(qū)內(nèi)的中間路由器或普通路由器作為當前路由節(jié)點并通過自身的輸入模塊接收到數(shù)據(jù)包時，當前路由節(jié)點的輸入模塊向自身的多播路由計算模塊發(fā)送所述數(shù)據(jù)包中的微片；

當前路由節(jié)點的分類譯碼單元ym對所接收到的當前微片進行判斷，若所接收到的當前微片為頭微片，則分類譯碼單元ym對所述頭微片再進行判斷；

若所述頭微片為多播數(shù)據(jù)包的頭微片；則對所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片的傳輸方向進行判斷，若為向上傳輸方向，則將所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur用于計算傳輸方向；若為向下傳輸方向，則將所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr用于計算傳輸方向；

若所述頭微片為單播數(shù)據(jù)包的頭微片；則將單播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr用于計算傳輸方向；

若所接收到的當前微片為體微片，則所述輸出端口寄存單元將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2[m-1:0]復制到傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中，當前路由節(jié)點的輸入模塊根據(jù)輸出端口寄存單元中傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]的傳輸方向?qū)Ⅲw微片傳輸至下游路由節(jié)點；

若所接收到的當前微片為尾微片，則所述輸出端口寄存單元將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2[m-1:0]復制到傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中，當前路由節(jié)點的輸入模塊根據(jù)輸出端口寄存單元中傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]的傳輸方向?qū)⑽参⑵瑐鬏斨料掠温酚晒?jié)點；然后，當前路由節(jié)點的分類譯碼單元ym向所述輸出端口寄存單元發(fā)送數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束信號；所述輸出端口寄存單元根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束信號，將當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元清零；

所述多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur的兩級拆分單元ts根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，將所述當前路由節(jié)點的自身坐標與目的節(jié)點的坐標進行比較，

若兩個坐標相同，則表示當前路由節(jié)點即為目的節(jié)點，得到傳輸方向為本地方向并保存至所述輸出端口寄存單元中；

若兩個坐標相鄰，則表示當前路由節(jié)點與目的節(jié)點為相鄰節(jié)點，得到傳輸方向為相鄰方向，所述兩級拆分單元ts再判斷當前路由節(jié)點的輸出端口是否空閑，若空閑，則將相鄰方向保存至所述輸出端口寄存單元中；若不空閑，則不保存相鄰方向，并將所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片傳輸至普通上行路由計算單元rc；

若兩個坐標不相鄰也不相同，則直接將所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片傳輸至普通上行路由計算單元rc；所述普通上行路由計算單元rc根據(jù)當前路由節(jié)點所在區(qū)的中間路由器坐標，計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

所述多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr根據(jù)所接收到的單播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出單播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

所述全方向寄存器port_2[m-1:0]接收到當前微片的輸入方向時，判斷當前微片的傳輸方向是否已經(jīng)存在，若已經(jīng)存在，則當前路由節(jié)點的多播路由計算模塊將重仲裁請求信號發(fā)送至自身的仲裁模塊，用于打開交叉開關(guān)模塊相應的輸出端口，否則，直接存儲當前微片的輸入方向。

本發(fā)明一種應用于層次化片上網(wǎng)絡的兩級拆分路由器的路由算法，所述層次化片上網(wǎng)絡是由n×m的底層二維網(wǎng)絡和l×s的上層網(wǎng)絡構(gòu)成；1≤l＜n，1≤s＜m；所述底層二維網(wǎng)絡分為l×s個區(qū)；每個區(qū)內(nèi)包含一個中間路由器和若干個普通路由器；所述普通路由器包含五個傳輸方向；所述中間路由器包含五個傳輸方向和一個向上傳輸方向；所述上層網(wǎng)絡均為傳輸路由器；所述傳輸路由器包含五個傳輸方向和一個向下傳輸方向；所述中間路由器與所述傳輸路由器互相連接；其特點是，以任意一個區(qū)內(nèi)的中間路由器或普通路由器作為當前路由節(jié)點并通過自身的輸入模塊接收到數(shù)據(jù)包時，所述路由算法是按如下步驟進行：

步驟1、設(shè)置所述中間路由器和若干個普通路由器均包括：m位的傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和m位全方向寄存器port_2[m-1:0]；m為傳輸方向的個數(shù)；所述傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]用于存儲當前頭微片的傳輸方向；所述全方向寄存器port_2[m-1:0]用于存儲所有頭微片的傳輸方向；

步驟2、當前路由節(jié)點對所接收到的數(shù)據(jù)包中的當前微片進行判斷，若所接收到的當前微片為頭微片，則執(zhí)行步驟3；若所接收到的當前微片為體微片，則執(zhí)行步驟8；若所接收到的當前微片為尾微片，則執(zhí)行步驟9；

步驟3、當前路由節(jié)點對所述頭微片再進行判斷；若所述頭微片為多播數(shù)據(jù)包的頭微片；則執(zhí)行步驟4；若所述頭微片為單播數(shù)據(jù)包的頭微片；則直接利用xy路由算法計算出單播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]中；再執(zhí)行步驟10；

步驟4、當前路由節(jié)點對所述多播數(shù)據(jù)包的頭微片的傳輸方向進行判斷，若為向上傳輸方向，則執(zhí)行步驟5；若為向下傳輸方向，則執(zhí)行步驟7；

步驟5、當前路由節(jié)點根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，將所述當前路由節(jié)點的自身坐標與目的節(jié)點的坐標進行比較，若兩個坐標相同，則表示當前路由節(jié)點即為目的節(jié)點，得到傳輸方向為本地方向并保存至傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]中；再執(zhí)行步驟10；

若兩個坐標相鄰，則表示當前路由節(jié)點與目的節(jié)點為相鄰節(jié)點，得到傳輸方向為相鄰方向，并判斷當前路由節(jié)點的輸出端口是否空閑，若空閑，則保存相鄰方向至傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]中，再執(zhí)行步驟10；否則執(zhí)行步驟6；若兩個坐標不相鄰也不相同，則直接執(zhí)行步驟6；

步驟6、當前路由節(jié)點根據(jù)自身所在區(qū)的中間路由器坐標，計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]中；再執(zhí)行步驟10；

步驟7、當前路由節(jié)點根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]中；再執(zhí)行步驟10；

步驟8、當前路由節(jié)點將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器復制到傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中，從而根據(jù)傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中的傳輸方向?qū)Ⅲw微片傳輸至下游路由節(jié)點；再返回步驟2；

步驟9、當前路由節(jié)點將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2[m-1:0]復制到傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中，從而根據(jù)傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]中的傳輸方向?qū)⑽参⑵瑐鬏斨料掠温酚晒?jié)點；當尾微片傳輸結(jié)束時，當前路由節(jié)點將傳輸方向寄存器port_1[m-1:0]和全方向寄存器port_2[m-1:0]清零，再返回步驟2；

步驟10、所述全方向寄存器port_2[m-1:0]接收到當前微片的輸入方向時，判斷當前微片的傳輸方向是否已經(jīng)存在，若已經(jīng)存在，則當前路由節(jié)點的將重仲裁請求信號發(fā)送至自身的仲裁模塊，用于打開交叉開關(guān)模塊相應的輸出端口，否則，直接存儲當前微片的輸入方向；

步驟11、返回步驟2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明通過將底層路由網(wǎng)絡分區(qū)，每一個區(qū)域都有一個中間路由器與上層的傳輸路由器相連接，通過傳輸路由器連接每個區(qū)域，從而實現(xiàn)區(qū)域與區(qū)域的傳輸；通過改變普通路由器譯碼模塊為多播路由計算模塊，根據(jù)頭微片信息將數(shù)據(jù)包傳輸分成了單播數(shù)據(jù)包傳輸，多播上行數(shù)據(jù)包傳輸和多播下行數(shù)據(jù)包傳輸；單播數(shù)據(jù)包傳輸，多播下行數(shù)據(jù)包傳輸都是通過xy路由算法直接進行傳輸，而將多播上行數(shù)據(jù)包傳輸根據(jù)目的節(jié)點是否是當前節(jié)點，當前節(jié)點相鄰節(jié)點，以及兩者都不符合的節(jié)點進行分類，從而將多播上行數(shù)據(jù)包傳輸分成三種情況；對于目的節(jié)點是當前節(jié)點的情況進行直接拆分，因為這種方式不會產(chǎn)生死鎖問題，所以即使輸出通道被占用也可以等待輸出通道空閑在進行傳輸，這就大大提高了傳輸效率，而且也不會影響數(shù)據(jù)包向其他方向的傳輸；當目的節(jié)點為當前節(jié)點相鄰節(jié)點，為了避免死鎖問題，如果輸出通道被占用，則直接向中間路由傳輸，如有輸出通道空閑，則可以直接傳輸至相鄰節(jié)點，由于沒有增加新的死鎖問題，這就不會增加算法硬件實現(xiàn)的復雜度，而且也不會產(chǎn)生擁塞問題；當目的節(jié)點不滿足以上兩種情況，則將數(shù)據(jù)包傳輸至中間路由器，通過上層傳輸路由器傳輸至目的節(jié)點所在區(qū)域，通過多播下行數(shù)據(jù)包傳輸算法傳輸至目的節(jié)點；從而解決了混合多播路由算法中必須經(jīng)由上層傳輸路由器才能傳輸至目的節(jié)點的問題，通過兩級拆分路由算法實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包可以向目的節(jié)點在當前節(jié)點及其相鄰節(jié)點位置上進行傳輸；進而大大提高了傳輸效率，降低了擁塞和延遲。

2、本發(fā)明為了能夠?qū)⒍嗖シ较蛐畔⒛軌蛉坎杉?，通過兩種寄存器進行保存，一種傳輸方向寄存器來保存當前微片傳輸方向；而為了保存多個頭微片方向信息，采用全方向寄存器，同時傳輸體微片和尾微片時將方向信息傳輸至傳輸方向寄存器；這就將當前傳輸方向與多播所有傳輸方向區(qū)別開來；同時為了避免相同傳輸方向的多次仲裁，通過設(shè)置重仲裁請求信號直接打開交叉開關(guān)，從而了降低仲裁時間和復雜度，也減少了仲裁器工作時間，降低了延時，同時降低了路由器功耗。

3、本發(fā)明通過兩級拆分路由算法對多播上行數(shù)據(jù)包進行再底層網(wǎng)絡有選擇的傳輸，通過對當前多播數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點是否是當前節(jié)點，當前節(jié)點相鄰節(jié)點，以及兩者都不符合的節(jié)點進行分類，從而增加了數(shù)據(jù)包在底層網(wǎng)絡傳輸至目的節(jié)點的過程，大大減少了數(shù)據(jù)包向上層的傳輸路由器的過程，大大降低了上層網(wǎng)絡的擁塞情況，降低延遲。

4、本發(fā)明為了不增加新的死鎖問題，將二級拆分模塊判斷目的節(jié)點在當前節(jié)點相鄰位置時，根據(jù)輸出通道是否空閑決定數(shù)據(jù)包是否拆分至相鄰節(jié)點，而且避免了網(wǎng)絡擁塞情況，降低了延時。

5、本發(fā)明通過判斷向上傳輸方向的數(shù)據(jù)包目的節(jié)點的位置，將數(shù)據(jù)包傳輸分成三種情況，分別為當前節(jié)點是目的節(jié)點的情況，以及當前節(jié)點相鄰節(jié)點是目的節(jié)點的情況，和其他情況；改變了基于層次化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的混合多播路由算法只能從上層傳輸路由傳輸?shù)侥康墓?jié)點的局限性，從而大大提升了傳輸效率，降低了延時。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中底層6×6，上層2×2規(guī)模的層次化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明多播路由計算模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明兩個目的節(jié)點在其上行路徑上；

圖4為本發(fā)明一個目的節(jié)點在其上行路徑的相鄰節(jié)點；

圖5為本發(fā)明兩個目的節(jié)點在其上行路徑的相鄰節(jié)點；

圖6為本發(fā)明三個目的節(jié)點在其上行路徑的相鄰節(jié)點；

圖7為本發(fā)明四個目的節(jié)點在其上行路徑的相鄰節(jié)點；

圖8為本發(fā)明上行路徑上不同目的節(jié)點數(shù)的延遲對比圖；

圖9為本發(fā)明不同可拆分相鄰目的節(jié)點數(shù)的延遲對比圖。

具體實施方式

本實施例中，數(shù)據(jù)包的格式如表1所示，每個多播數(shù)據(jù)包頭微片包含虛通道號標志、微片類型標志、數(shù)據(jù)包類型標志、目的節(jié)點編號、源節(jié)點編號、數(shù)據(jù)包當前傳輸路徑、目的節(jié)點所在區(qū)域的上層節(jié)點編號、上層網(wǎng)絡傳輸方向；

表1網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包格式

采用的層次化片上網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是由6×6的底層二維網(wǎng)絡和2×2的上層網(wǎng)絡所構(gòu)成的雙層片上網(wǎng)絡，如圖1所示；底層二維網(wǎng)絡分為4個區(qū)；每個區(qū)內(nèi)包含一個中間路由器和若干個普通路由器；普通路由器包含五個傳輸方向；中間路由器包含五個傳輸方向和一個向上傳輸方向；上層網(wǎng)絡均為傳輸路由器；傳輸路由器包含五個傳輸方向和一個向下傳輸方向；中間路由器與傳輸路由器互相連接。

本實施例中，將中間路由器和若干個普通路由器中的譯碼模塊設(shè)置為多播路由計算模塊；如圖2所示，多播路由計算模塊包括分類譯碼單元ym、單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr、多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur、多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr和輸出端口寄存單元；多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur包括：兩級拆分單元ts和普通上行路由計算單元rc；普通路由器輸出端口寄存單元包括：5位的傳輸方向寄存器port_1[4:0]和5位全方向寄存器port_2[4:0]；中間路由器輸出端口寄存單元包括：6位的傳輸方向寄存器port_1[5:0]和6位全方向寄存器port_2[5:0]；普通路由器與中間路由器的傳輸方向寄存器統(tǒng)一表示為傳輸方向寄存器port_1，全方向寄存器統(tǒng)一表示為全方向寄存器port_2；傳輸方向寄存器port_1用于存儲當前頭微片的傳輸方向；全方向寄存器port_2用于存儲所有頭微片的傳輸方向，全方向寄存器port_2中一位代表一個傳輸方向；

任意一個區(qū)內(nèi)的中間路由器或普通路由器作為當前路由節(jié)點并通過自身的輸入模塊接收到數(shù)據(jù)包時，當前路由節(jié)點的輸入模塊向自身的多播路由計算模塊發(fā)送數(shù)據(jù)包中的微片data_in[38:0]；

當前路由節(jié)點的分類譯碼單元ym對所接收到的當前微片data_in[38:0]進行判斷，判斷微片data_in[36:35]微片類型標志是否為2’b01，若是，則當前微片為頭微片，若是2’b11，則當前微片為體微片，若是2’b10，則當前微片為尾微片；若所接收到的當前微片為頭微片，則分類譯碼單元ym對頭微片再進行判斷，判斷頭微片data_in[34]數(shù)據(jù)包類型標志是否為1’b1，若是，則頭微片為多播數(shù)據(jù)包頭微片，若不是，則是單播數(shù)據(jù)包頭微片。

若頭微片為多播數(shù)據(jù)包的頭微片，則對多播數(shù)據(jù)包的頭微片的傳輸方向進行判斷，判斷頭微片data_in[32]數(shù)據(jù)包當前傳輸路徑是否為向上傳輸路徑1’b1，若是，當前傳輸路徑為向上傳輸路徑，若不是，當前傳輸路徑為向下傳輸路徑；若為向上傳輸方向，則將多播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur用于計算傳輸方向；若為向下傳輸方向，則將多播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr用于計算傳輸方向；

若頭微片為單播數(shù)據(jù)包的頭微片；則將單播數(shù)據(jù)包的頭微片發(fā)送至單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr用于計算傳輸方向；

若所接收到的當前微片為體微片，則輸出端口寄存單元將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2復制到傳輸方向寄存器port_1中，當前路由節(jié)點的輸入模塊根據(jù)輸出端口寄存單元中傳輸方向寄存器port_1的傳輸方向?qū)Ⅲw微片傳輸至下游路由節(jié)點；

若所接收到的當前微片為尾微片，則輸出端口寄存單元將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2復制到傳輸方向寄存器port_1中，當前路由節(jié)點的輸入模塊根據(jù)輸出端口寄存單元中傳輸方向寄存器port_1的傳輸方向?qū)⑽参⑵瑐鬏斨料掠温酚晒?jié)點；然后，當前路由節(jié)點的分類譯碼單元ym向輸出端口寄存單元發(fā)送數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束信號；輸出端口寄存單元根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束信號，將當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元清零；

多播上行數(shù)據(jù)包路由計算單元ur的兩級拆分單元ts根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，將當前路由節(jié)點的自身坐標與目的節(jié)點的坐標data_in[23:8]進行比較，

若兩個坐標相同，則表示當前路由節(jié)點即為目的節(jié)點，得到傳輸方向為本地方向并保存至輸出端口寄存單元中；

若兩個坐標相鄰，則表示當前路由節(jié)點與目的節(jié)點為相鄰節(jié)點，得到傳輸方向為相鄰方向，兩級拆分單元ts再判斷當前路由節(jié)點的輸出端口是否空閑，若空閑，則將相鄰方向保存至輸出端口寄存單元中；若不空閑，則不保存相鄰方向，并將多播數(shù)據(jù)包的頭微片傳輸至普通上行路由計算單元rc；

若兩個坐標不相鄰也不相同，則直接將多播數(shù)據(jù)包的頭微片傳輸至普通上行路由計算單元rc；普通上行路由計算單元rc根據(jù)當前路由節(jié)點所在區(qū)的中間路由器坐標，計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

多播下行數(shù)據(jù)包路由計算單元dr根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

單播數(shù)據(jù)包路由計算單元sr根據(jù)所接收到的單播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出單播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向，并保存至當前路由節(jié)點的輸出端口寄存單元；

全方向寄存器port_2接收到當前微片的輸入方向時，判斷當前微片的傳輸方向是否已經(jīng)存在，若已經(jīng)存在，則當前路由節(jié)點的多播路由計算模塊將重仲裁請求信號發(fā)送至自身的仲裁模塊，用于打開交叉開關(guān)模塊相應的輸出端口，否則，直接存儲當前微片的輸入方向。

本實施例中，一種應用于層次化片上網(wǎng)絡的兩級拆分路由器的路由算法，層次化片上網(wǎng)絡是由6×6的底層二維網(wǎng)絡和2×2的上層網(wǎng)絡構(gòu)成；底層二維網(wǎng)絡分為4個區(qū)；每個區(qū)內(nèi)包含一個中間路由器和若干個普通路由器；普通路由器包含五個傳輸方向；中間路由器包含五個傳輸方向和一個向上傳輸方向；上層網(wǎng)絡均為傳輸路由器；傳輸路由器包含五個傳輸方向和一個向下傳輸方向；中間路由器與傳輸路由器互相連接；以任意一個區(qū)內(nèi)的中間路由器或普通路由器作為當前路由節(jié)點并通過自身的輸入模塊接收到數(shù)據(jù)包時，路由算法是按如下步驟進行：

步驟1、設(shè)置中間路由器和若干個普通路由器均包括：5位的傳輸方向寄存器port_1[4:0]和5位全方向寄存器port_2[4:0]；中間路由器輸出端口寄存單元包括：6位的傳輸方向寄存器port_1[5:0]和6位全方向寄存器port_2[5:0]；普通路由器與中間路由器的傳輸方向寄存器統(tǒng)一表示為傳輸方向寄存器port_1，全方向寄存器統(tǒng)一表示為全方向寄存器port_2；傳輸方向寄存器port_1用于存儲當前頭微片的傳輸方向；全方向寄存器port_2用于存儲所有頭微片的傳輸方向，全方向寄存器port_2中一位代表一個傳輸方向；

步驟2、當前路由節(jié)點對所接收到的數(shù)據(jù)包中的當前微片進行判斷，若所接收到的當前微片為頭微片，則執(zhí)行步驟3；若所接收到的當前微片為體微片，則執(zhí)行步驟8；若所接收到的當前微片為尾微片，則執(zhí)行步驟9；

步驟3、當前路由節(jié)點對頭微片再進行判斷；若頭微片為多播數(shù)據(jù)包的頭微片；則執(zhí)行步驟4；若頭微片為單播數(shù)據(jù)包的頭微片；則直接利用xy路由算法計算出單播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2中；再執(zhí)行步驟10；

步驟4、當前路由節(jié)點對多播數(shù)據(jù)包的頭微片的傳輸方向進行判斷，若為向上傳輸方向，則執(zhí)行步驟5；若為向下傳輸方向，則執(zhí)行步驟7；

步驟5、當前路由節(jié)點根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，將當前路由節(jié)點的自身坐標與目的節(jié)點的坐標進行比較，若兩個坐標相同，則表示當前路由節(jié)點即為目的節(jié)點，得到傳輸方向為本地方向并保存至傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2中；再執(zhí)行步驟10；

若兩個坐標相鄰，則表示當前路由節(jié)點與目的節(jié)點為相鄰節(jié)點，得到傳輸方向為相鄰方向，并判斷當前路由節(jié)點的輸出端口是否空閑，若空閑，則保存相鄰方向至傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2中，再執(zhí)行步驟10；否則執(zhí)行步驟6；若兩個坐標不相鄰也不相同，則直接執(zhí)行步驟6；

步驟6、當前路由節(jié)點根據(jù)自身所在區(qū)的中間路由器坐標，計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2中；再執(zhí)行步驟10；

步驟7、當前路由節(jié)點根據(jù)所接收到的多播數(shù)據(jù)包的頭微片，利用xy路由算法計算出多播數(shù)據(jù)包頭微片下游的傳輸方向并保存至傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2中；再執(zhí)行步驟10；

步驟8、當前路由節(jié)點將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2復制到傳輸方向寄存器port_1中，從而根據(jù)傳輸方向寄存器port_1中的傳輸方向?qū)Ⅲw微片傳輸至下游路由節(jié)點；再返回步驟2；

步驟9、當前路由節(jié)點將所有頭微片的傳輸方向從全方向寄存器port_2復制到傳輸方向寄存器port_1中，從而根據(jù)傳輸方向寄存器port_1中的傳輸方向?qū)⑽参⑵瑐鬏斨料掠温酚晒?jié)點；當尾微片傳輸結(jié)束時，當前路由節(jié)點將傳輸方向寄存器port_1和全方向寄存器port_2清零，再返回步驟2；

步驟10、port_2全方向寄存器接收到當前微片的輸入方向時，判斷當前微片的傳輸方向是否已經(jīng)存在，若已經(jīng)存在，則當前路由節(jié)點的將重仲裁請求信號發(fā)送至自身的仲裁模塊，用于打開交叉開關(guān)模塊相應的輸出端口，否則，直接存儲當前微片的輸入方向；

步驟11、返回步驟2。

具體實施中，改變多播上行路徑上可拆分的目的節(jié)點數(shù)。對于底層6×6的網(wǎng)絡，按照每3×3分成一個區(qū)域那么多播數(shù)據(jù)包在上行路徑上最多有兩個可拆分的目的節(jié)點。實驗以(1,1)為源節(jié)點，目的節(jié)點分別是(2,1)、(2,2)和(2,4)，如圖3所示。數(shù)據(jù)包由三個頭微片、三個體微片和一個尾微片組成，從源節(jié)點向目的節(jié)點發(fā)送一個數(shù)據(jù)包。不同情況下數(shù)據(jù)包的延遲結(jié)果如圖8所示。

當可拆分節(jié)點只有一個時，數(shù)據(jù)包的平均延遲降低了15.9％；當可拆分節(jié)點有兩個時，數(shù)據(jù)包的平均延遲降低了22％。由此可以看出，路徑上拆分傳輸?shù)哪康墓?jié)點越多，相比于不拆分傳輸，數(shù)據(jù)包的到達延遲降低的越多。

在相同的網(wǎng)絡條件下，可拆分的路徑相鄰目的節(jié)點數(shù)分別設(shè)為1、2、3、4。

相鄰可拆分節(jié)點數(shù)為1：實驗設(shè)定源節(jié)點為(3,4)，目的節(jié)點為(2,2)，(3,3)，(2,6)和(2,1)，一個數(shù)據(jù)包含有四個頭微片、三個體微片和一個尾微片，如圖4所示。

相鄰可拆分節(jié)點數(shù)為2：實驗設(shè)定源節(jié)點為(3,4)，目的節(jié)點為(2,2)，(3,3)，(4,4)和(2,1)，一個數(shù)據(jù)包含有四個頭微片、三個體微片和一個尾微片，如圖5所示。

相鄰可拆分節(jié)點數(shù)為3：實驗設(shè)定源節(jié)點為(3,4)，目的節(jié)點為(2,2)，(3,3)，(4,4)和(3,5)，一個數(shù)據(jù)包含有四個頭微片、三個體微片和一個尾微片，如圖6所示。

相鄰可拆分節(jié)點數(shù)為4：實驗設(shè)定源節(jié)點為(3,4)，目的節(jié)點為(2,3)，(3,3)，(4,4)和(3,5)，一個數(shù)據(jù)包含有四個頭微片、三個體微片和一個尾微片，如圖7所示。

基于上述設(shè)定的實驗條件，得出的延遲結(jié)果如圖9所示?？刹鸱值南噜徆?jié)點數(shù)從1個增加到4個所對應的延遲降低結(jié)果分別是22.7％、31.5％、41.4％和50.3％。可以得出，可拆分的相鄰節(jié)點數(shù)越多，數(shù)據(jù)包的平均延遲優(yōu)化越大。