适用于Multi-die封装芯片的统一交换架构

专利检索2025-07-23  8


本发明属于网络技术与fpga,具体涉及一种适用于multi-die封装芯片的统一交换架构。


背景技术:

1、在算力,网络快速发展的环境中,对网络交换机提出了较高的要求。网络交换机需要承担大型计算系统的数据传递功能,需要大量的计算能力和可编程性,这对交换芯片的性能提出了严格的要求。然而,近年来,摩尔定律逐渐失效,芯片性能提升速度减缓,维持芯片的快速发展需要更高的成本。为了应对这一挑战,先进封装技术已经成为低成本快速提高芯片性能的重要策略。multi-die技术通过使用多个较小的封装互相连接来构建大型系统,正在成为超越摩尔定律和解决系统复杂性挑战的解决方案,它能实现以经济高效的方式更快地扩展系统功能、降低风险、缩短产品上市时间、以更低的功耗实现更高的吞吐量,以及快速打造新的产品类别。在过去几年中,各种multi-die的技术已逐渐融入制造过程中。

2、multi-die架构的引入成功解决了连接众多芯片所涉及的复杂性问题,显著提高了芯片产量,并实现了更大的虚拟芯片。这些先进的芯片具有卓越的性能和扩展的表面积,为高性能交换机的实现创造了理想的环境。然而,在将交换机集成到多芯片封装芯片上时,将会导致一些问题,主要障碍在于芯片之间的连接受限。由于网络交换需要在各个接口之间建立数据传输通道。有限的封装间互联将会导致现有的交换架构在multi-die封装架构无法高效的实施。


技术实现思路

1、本发明提供了一种适用于multi-die封装芯片的统一交换架构解决上述提到的技术问题,具体采用如下的技术方案:

2、一种适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,包含:接收调度模块、数据缓存模块、数据仲裁模块、交换模块和发送调度模块;

3、所述接收调度模块用于解析接收到的网络报文的报文头部,并基于解析的目的地址进行调度信号处理;

4、所述数据缓存模块用于根据所述接收调度模块的调度命令将网络报文缓存到缓存区;

5、所述数据仲裁模块用于根据网络报文的目的地址进行多对一的仲裁,完成网络交换机出口端和入口端的匹配;

6、所述交换模块根据所述数据仲裁模块的匹配建立相应端口的数据通道传输数据;

7、所述发送调度模块用于根据网路拥塞情况向入口端发送反压请求,完成一定的拥塞缓冲,保证拥塞情况下各个端口的公平性。

8、进一步地,所述接收调度模块包含接收数据解析模块和数据缓存调度模块;

9、所述接收数据解析模块用于判定接收的网络报文的有效性,并解析网络报文头部中的目的地址;

10、所述数据缓存调度模块用于根据解析得到的网络报文的目的地址来判断网络报文缓存的地址,将网络报文发送到后续的所述数据缓存模块。

11、进一步地,所述数据缓存调度模块将目的地址为不同裸片的报文分别发送到本地的裸片、南向的裸片和北向的裸片。

12、进一步地,所述数据缓存模块对本地缓存、南向缓存和北向缓存做统一的资源管理,在缓存资源不足时及时向端口发出反压请求,防止数据丢失。

13、进一步地,所述数据缓存模块将本地缓存映射到不同的裸片上,同时管理本地缓存、南向缓存和北向缓存的存储情况。

14、进一步地,所述数据缓存模块根据所述接收调度模块给出的调度指令,将接收端的数据缓存到各自的缓存。

15、进一步地,所述数据缓存模块设有读写指针rd_point/wr_point,用于指示接收端数据的缓存地址和给到下一个模块的数据的缓存地址。

16、进一步地,所述数据仲裁模块包含请求发送模块和仲裁处理模块;

17、所述请求发送模块用于接收所述接收调度模块中的接收数据解析模块得到地目的地址信息,向各个出口端发送数据发送请求;

18、所述仲裁处理模块用于在各个出口端收集各个入口端发起的请求,对收集到的所有请求做有效性判定,当某个入口端的请求获得授权,该入口端将被允许在随后的数据传输周期中向其对应的出口端发送数据,且被授权的入口端在其请求得到满足后,在随后的仲裁周期内将被赋予最低优先级,对于没有发送请求的入口插入无请求标识。

19、进一步地,所述交换模块通过crossbar结构在所有入口端和出口端建立交叉连接关系,提供入口端到出口端的数据通路,并根据所述数据仲裁模块得到的入口端和出口端匹配关系,将数据从所述数据缓存模块中取出,发送到出口端。

20、进一步地,所述发送调度模块包含发送数据缓存模块和拥塞反压处理模块;

21、所述发送数据缓存模块用于缓存从所述交换模块中发送的数据,防止网络交换机出口端拥塞导致数据的丢失;

22、所述拥塞反压处理模块用于在网络拥塞时提供向入口端做数据流反压,以维持网络交换机的数据发送公平性。

23、本发明的有益之处在于所提供的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,通过缓冲区映射、分布式crossbar交叉开关和统一接口等方法,极大的减少了multi-die封装架构下的网络交换芯片在裸片间的连接。本发明建立了一个基础的、可扩展的逻辑框架,为在multi-die设计中实现高性能交换网络提供了良好的基础。

24、本发明的有益之处还在于所提供的高性能网络交换框架与网络协议高度解耦合,各种网络协议都可以架设在网络交换框架之上。同时提供了高效完备的缓存逻辑策略,可以使用输入队列结构、输出队列结构、输入输出组合队列结构等。



技术特征:

1.一种适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,包含:接收调度模块、数据缓存模块、数据仲裁模块、交换模块和发送调度模块;

2.根据权利要求1的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

3.根据权利要求2的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

4.根据权利要求1的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

5.根据权利要求4的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

6.根据权利要求4的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

7.根据权利要求6的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

8.根据权利要求1的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

9.根据权利要求1的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,

10.根据权利要求1的适用于multi-die封装芯片的统一交换架构,其特征在于,


技术总结
本发明公开了一种适用于Multi‑die封装芯片的统一交换架构,包含:接收调度模块、数据缓存模块、数据仲裁模块、交换模块和发送调度模块;接收调度模块解析接收到的网络报文的报文头部,基于解析的目的地址进行调度信号处理;数据缓存模块根据接收调度模块的调度命令将网络报文缓存到缓存区;数据仲裁模块根据网络报文的目的地址进行仲裁完成网络交换机出口端和入口端的匹配;交换模块建立相应端口的数据通道传输数据;发送调度模块根据网路拥塞情况向入口端发送反压请求,完成一定的拥塞缓冲。本发明的适用于Multi‑die封装芯片的统一交换架构,通过缓冲区映射、分布式Crossbar交叉开关和统一接口等方法,极大的减少了Multi‑die封装架构下的网络交换芯片在裸片间的连接。

技术研发人员:余锋,邢钱舰,罗吉锋
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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