一種片上網(wǎng)絡運行過程重現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種面向片上網(wǎng)絡的監(jiān)控分析方法及系統(tǒng)，尤其設及一種片上網(wǎng)絡運 行過程重現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著集成工藝的進步，片上系統(tǒng)（System-on-化ip，SoC)中集成的功能單元的種 類和數(shù)量迅速增加。傳統(tǒng)的共享通信結(jié)構(gòu)和直接通信結(jié)構(gòu)都不能很好地應對片上多核間日 益增長的通信壓力。片上網(wǎng)絡（Network-on-化ip，NoC)是一種新型的片上多核間通信結(jié) 構(gòu)，相較與傳統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)，片上網(wǎng)絡能夠體統(tǒng)更高的帶寬和靈活性，同時在性能和代價之 間得到更好的平衡。
[0003] 片上網(wǎng)絡傳遞的基本數(shù)據(jù)單位是微片（flit),多個微片可W構(gòu)成一個數(shù)據(jù)包。每 個微片分為頭部和負載，頭部包含的進行路由計算需要的信息。片上網(wǎng)絡路由器是片上網(wǎng) 絡的基本組成結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可W分為控制通道和數(shù)據(jù)通道構(gòu)成。數(shù)據(jù)通道包括微片輸 入端口、輸入緩存、交換單元、輸出寄存器（或緩存）、微片輸出端口?？刂仆ǖ腊ň彺婵?制電路、路由計算電路、交換仲裁電路、交換控制電路、時鐘電路W及實時故障檢測電路等 可選電路組成。從微片進入路由器開始，需要經(jīng)過輸入緩沖排隊、路由計算（RC)、虛通道仲 裁（VA)、交換仲裁（SA)、交換傳遞（ST)等過程，最后或者送給網(wǎng)絡接口（NI)，或者傳遞給下 一級路由器。
[0004] 與一般的ASIC/SoC忍片不同，片上網(wǎng)絡由于運行過程中狀態(tài)變化極其復雜，因而 需要監(jiān)控許多路由器內(nèi)部的細節(jié)操作行為和特定數(shù)據(jù)包的路徑等微觀信息，W便能夠全面 檢查并準確定位設計中的故障或錯誤。因此設計一套實用化的重現(xiàn)并分析片上網(wǎng)絡運行狀 態(tài)和過程的系統(tǒng)具有重要意義。 陽0化]在現(xiàn)有的片上網(wǎng)絡開發(fā)工具和監(jiān)控方法中，信息呈現(xiàn)形式的單一。枯燥的數(shù)字事 實上成為設計者查找錯誤的最大障礙。開發(fā)者需要人工完成對數(shù)據(jù)的翻譯，才能開始分析 網(wǎng)絡的正確性。通過提取到運行過程中大量微觀數(shù)據(jù)和狀態(tài)，同時進行必要圖形化的重現(xiàn) 和回放W直接呈現(xiàn)其物理含義，對開發(fā)人員完成片上網(wǎng)絡的FPGA原型驗證具有極大的意 義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，針對片上網(wǎng)絡設計開發(fā)過程中仿真和驗 證環(huán)節(jié)，提出了一種對片上網(wǎng)絡運行過程進行記錄、并利用圖形化界面直觀和形象地重現(xiàn) 片上網(wǎng)絡運行過程、及對設計錯誤和缺陷進行診斷的方法及系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過W下技術方案來實現(xiàn)的：一種片上網(wǎng)絡運行過程重現(xiàn)方法， 它包括W下步驟：
[0008] Sl :從片上網(wǎng)絡仿真器或驗證平臺獲取片上網(wǎng)絡配置參數(shù)和運行日志數(shù)據(jù)；
[0009] S2 :根據(jù)步驟Sl中獲取的片上網(wǎng)絡配置參數(shù)，繪制網(wǎng)絡拓撲和路由器；
[0010]S3:根據(jù)步驟SI獲取的運行日志數(shù)據(jù)，在步驟S2中繪制的網(wǎng)絡拓撲上，通過圖像 化界面重現(xiàn)片上網(wǎng)絡行為；
[0011]S4:利用步驟S3中重現(xiàn)的片上網(wǎng)絡行為，觀察路由器行為并對片上網(wǎng)絡進行診斷 分析，并且調(diào)試片上網(wǎng)絡。
[0012] 所述的片上網(wǎng)絡配置參數(shù)包括網(wǎng)絡通用配置參數(shù)和路由器配置參數(shù)；所述的網(wǎng)絡 通用配置參數(shù)包括網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡大小、物理端口數(shù)量W及每個物理端口的虛通道數(shù)量、輸 入緩存大小、輸出緩存大小；所述的路由器配置參數(shù)包括路由器編號、路由器位置、物理端 口數(shù)量W及每個物理端口的虛通道數(shù)量、輸入緩存大小、輸出緩存大小、端口連接的鄰居路 由器和端口。
[0013] 運行日志數(shù)據(jù)記錄了片上網(wǎng)絡的各種行為，按照事件的觸發(fā)時間先后順序排列， 包括特定字段構(gòu)成的事件記錄；所述的事件記錄包括：
[0014] (1)微片接收事件，一個路由器接從一個端口收到一個微片；
[0015] (2)微片交換事件，一個微片從路由器的一個輸入端口通過交換電路到達一個輸 出端口；
[0016] (3)微片發(fā)送事件，一個路由器向一個端口發(fā)出一個微片； 陽017] (4)端口請求事件，輸入端口進行路由計算，并向輸出端口發(fā)送請求；
[0018] (5)端口綁定事件，經(jīng)過虛通道仲裁、交換仲裁后，將某個輸出端口與輸入端口綁 定；
[0019] (6)端口解綁定事件，數(shù)據(jù)包通過交換矩陣后，將輸入端口與輸出端口解綁定；
[0020] (7)端口狀態(tài)變化事件。
[0021] 所述的字段包括事件的字段和微片的字段；所述的事件的字段包括事件觸發(fā)時 間、事件類型、源路由器編號、源物理端口號、源虛通道號、目的路由器編號、目的物理端口 號、目的虛通道號、數(shù)據(jù)包大??；所述的微片的字段包括微片編號、數(shù)據(jù)包大小、微片類型、 微片源地址、微片目的地址、微片生成時間。
[0022] 步驟S2中所述的繪制路由器過程為：
[0023]首次繪制一個正八邊形作為路由器，該正八邊形的任一邊均可繪制長方形的端口 緩存，端口緩存的寬與路由器的一個邊重合，運樣做是為了繪制復雜的或非規(guī)則的網(wǎng)絡拓 撲；用不同顏色標識端口緩存是否為滿。
[0024]其次，在端口緩存內(nèi)繪制長方型微片，端口緩存的長等于：微片寬度與端口緩存內(nèi) 單元數(shù)的乘積；運樣，微片可W依次排列在端口緩存中，且放置的微片數(shù)量就是端口緩存內(nèi) 單元數(shù)量；
[0025]最后，路由器的輸入端口與輸出端口的請求和綁定關系用從路由器的輸入端口緩 存到路由器的輸出端口緩存的箭頭繪出，并且通過不同的線條分別表示端口請求和端口綁 定關系。具體地，用虛線表示端口請求，用粗實線表示端口綁定。
[00%] 根據(jù)網(wǎng)絡拓撲參數(shù)繪制路由器，并通過端口到端口的箭頭鏈接不同的路由器，表 示網(wǎng)絡拓撲。輸入和輸出端口的連接分別用箭頭標識。
[0027]片上網(wǎng)絡為數(shù)字電路，由時鐘信號驅(qū)動。重現(xiàn)過程展示每個時鐘周期的網(wǎng)絡和路 由器狀態(tài)。重現(xiàn)網(wǎng)絡運行即連續(xù)地，按照用戶指定的時間間隔，將各個時刻的片上網(wǎng)絡狀態(tài) 繪制出來。
[0028] 步驟S3所述的重現(xiàn)片上網(wǎng)絡行為包括連續(xù)地按照用戶指定的時間間隔，將各個 時刻的片上網(wǎng)絡狀態(tài)繪制出來：需要第t個時鐘周期的網(wǎng)絡狀態(tài)，則重現(xiàn)時間不晚于第t個 時鐘周期的所有事件；如果要重現(xiàn)下一周期即t+1個時鐘周期的網(wǎng)絡狀態(tài)，則重現(xiàn)晚于第t 個時鐘周期而不晚于第t+1個時鐘周期的事件；如果要重現(xiàn)上一周期即t-1個時鐘周期的 網(wǎng)絡狀態(tài)，則需要撤銷晚于第t-1個時鐘周期而不晚于第t個時鐘周期的事件。
[0029] 片上網(wǎng)絡運行過程中，需要監(jiān)控的器件包括：輸入緩存和輸出緩存內(nèi)單元的微片 頭部、路由計算結(jié)果和交換綁定矩陣。片上網(wǎng)絡的行為通過網(wǎng)絡事件進行記錄。
[0030] 步驟S3所述的重現(xiàn)片上網(wǎng)絡行為包括：
[0031] (1)對于微片接收事件：重現(xiàn)操作：在輸入緩存尾部增加一個微片；撤銷操作：將 輸入緩存中的最后一個微片擦除；
[0032] (2)對于微片交換事件，重現(xiàn)操作：將輸入緩存中的第一個微片擦除，并且在輸出 緩存的尾部增加一個微片；撤銷操作：將輸出緩存中的最后一個微片擦除并且在輸入緩存 的頭部增加一個微片；
[0033] (3)對于微片發(fā)送事件：重現(xiàn)操作：將輸出緩存的第一個微片擦除；撤銷操作：在 輸出緩存的頭部插入此微片；
[0034] (4)對于端口請求事件：重現(xiàn)操作：用虛線箭頭連接輸入端口和輸出端口，表示路 由請求；撤銷操作：刪除連接輸入端口和輸出端口的虛線箭頭；
[00對 妨對于端口綁定事件：重現(xiàn)操作：用粗實線箭頭連接輸入端口和輸出端口，表示 端口綁定；撤銷操作：刪除連接輸入端口和輸出端口的粗實線箭頭；
[0036] (6)對于端口解綁定事件：重現(xiàn)操作：擦除連接輸入端口和輸出端口用的粗實線， 表示端口沒有綁定；撤銷操作：用粗實線箭頭連接輸入端口和輸出端口；
[0037] (7)對于端口狀態(tài)變化事件：重現(xiàn)和撤銷操作：改變端口緩存上標注的狀態(tài)名稱。
[0038] 所述的圖像化面板包括重現(xiàn)窗口、重現(xiàn)控制面板和路由器監(jiān)視面板；重現(xiàn)窗口繪 制有片上網(wǎng)絡的路由器或拓撲連接，W及網(wǎng)絡狀態(tài)；步驟S3通過重現(xiàn)控制面板控制重現(xiàn)下 一時鐘周期或上一時鐘周期的網(wǎng)絡狀態(tài)，同時還包括設定時間自動向后或向前播放；步驟 S3還通過路由器監(jiān)視面板，展示某個路由器所有緩存內(nèi)微片的頭部信息，跟蹤微片的流動。
[0039] 所述的步驟S4包括定位子步驟、監(jiān)視子步驟和診斷子步驟；
[0040] S41 :定位子步驟：利用向前、向后連續(xù)播放的功能快速檢索故障；通過定位，找到 出現(xiàn)故障的時間、路由器和數(shù)據(jù)包；
[0041] S42 :監(jiān)視子步驟：利用按時間周