可扩展的统一计算架构框架的制作方法

本发明涉及集成电路结构设计领域，尤其涉及一种可扩展的统一计算架构框架。

背景技术：

1、当前soc设计针对不同应用场景多采用专用定制架构，架构碎片化问题突出，每款新品均需重新设计数据通路、任务调度及存储子系统，研发成本高、产品迭代周期长。同时现有架构存在三大核心技术痛点，严重制约芯片适配能力、扩展潜力与运行协同效率。一是异构集成难度大，缺少统一底层基础平台，集成不同指令集、微架构计算核心需额外设计复杂总线桥接与异构一致性协议，系统扩展性薄弱；二是大核与加速器协同效率低，主cpu大核需频繁参与任务分发、中断处理及数据拷贝，大流量高频任务场景易形成调度瓶颈，占用核心算力、降低系统能效；三是架构复用性差，各类专用架构核心基础设施无法通用复用，研发重复投入量大，难以快速适配多领域差异化需求。因此，针对现有soc设计中缺少可伸缩适配的ucs基础框架的技术问题，需要一种技术解决当前的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有soc设计中缺少可伸缩适配的ucs基础框架的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种可扩展的统一计算架构框架，应用于片上系统中，所述可扩展的统一计算系统框架包括：框架层、计算层、连接所述框架层与所述计算层的统一适配接口；

3、所述框架层为由硬件电路实现的通用服务层，设置于片上系统的外部资源与所述计算层之间；

4、所述计算层包括至少一个微核集群，所述微核集群作为所述框架层的计算端点接入所述统一适配接口，并根据所述框架层下发的消息数据执行对应计算处理；

5、其中，所述框架层以统一的数据格式对所述计算层进行访问，使得在所述计算层中发生变化时，所述框架层的硬件基础结构保持不变。

6、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述框架层包括：消息服务引擎、数据包多队列引擎、拓扑互连单元、dma加速引擎；所述dma加速引擎分别连接所述数据包多队列引擎、所述消息服务引擎，所述拓扑互连单元与所述消息服务引擎连接，其中，所述消息服务引擎用于将消息数据转换为统一格式数据并进行分发；所述数据包多队列引擎用于对消息数据进行出入队控制；所述拓扑互连单元用于建立不同计算端点之间的通信路径；所述dma加速引擎用于执行消息数据的传输。

7、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，个所述微核集群包括至少一个计算核心、ucc交互接口、消息内存，所述ucc交互接口与所述统一适配接口连接，所述消息内存被配置为在所述计算核心与所述框架层之间传递数据。

8、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述统一适配接口包括总线访问接口和任务握手接口；所述总线访问接口用于实现所述微核集群与所述片上系统之间的地址访问；所述任务握手接口用于在所述框架层与所述微核集群之间传递任务启动信号和任务完成信号。

9、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，述微核集群被封装为标准ip模块；所述标准ip模块被配置为在保持其外部接口不变时，对所述微核集群的内部配置进行修改。

10、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述计算层包括多个微核集群，多个所述微核集群通过所述统一适配接口连接所述框架层，其中，所述微核集群的总数量的增加或减少，不改变所述框架层对单个微核集群的访问方式。

11、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述框架层支持互连模式，其中，所述互连模式包括：点对点互连模式、环形互连模式、网格互连模式。

12、可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述框架层在不同互连模式的硬件路由策略包括：

13、在点对点互连模式下，源微核集群与目的微核集群之间通过对应的消息通道进行直接传输；

14、在环形互连模式下，消息按照相邻计算端点之间的顺序路径进行逐级转发；

15、在网格互连模式下，消息按照二维节点位置关系进行路径选择，并支持对同一消息进行组播或广播传输；

16、其中，所述硬件路由策略由所述框架层执行，与所述微核集群内部计算核心的指令集或微架构无关。

17、可选的，在本发明第一方面的第八种实现方式中，所述框架层支持直通式消息传递机制和队列式消息传递机制，其中，所述直通式消息传递机制用于在源计算端点与目的计算端点之间通过硬件通道传递消息数据；所述队列式消息传递机制用于通过硬件队列中转传递消息数据。

18、可选的，在本发明第一方面的第九种实现方式中，所述框架层支持标准化外部交互模式，其中，所述标准化外部交互模式包括：主动发起系统总线访问的主设备模式、将微核集群内部存储映射至全局地址空间的从设备模式、配备独立总线接口对接片上共享内存的共享内存访问模式。

19、在本发明实施例中，通过框架层和计算层的分层硬件设计、场景化拓扑部署及异构协同实施，计算层根据框架层下发的消息数据执行对应计算处理，框架层以统一的数据格式对所述计算层进行访问，使得在计算层中发生变化时，框架层的硬件基础结构保持不变，实现硬件框架与计算业务深度解耦，架构通用适配性强、芯片量产适配成本低、算力扩展灵活、运行性能与确定性优异，既能满足低成本入门级芯片设计需求，也可支撑高端高性能众核芯片研发，为网络报文处理、ai计算、工业控制等场景提供统一且稳定的核心架构硬件支撑。

1.一种可扩展的统一计算系统框架，其特征在于，应用于片上系统中，所述可扩展的统一计算系统框架包括：框架层、计算层、连接所述框架层与所述计算层的统一适配接口；

2.根据权要求1所述的可扩展的统一计算系统框架，所述框架层包括：消息服务引擎、数据包多队列引擎、拓扑互连单元、dma加速引擎；所述dma加速引擎分别连接所述数据包多队列引擎、所述消息服务引擎，所述拓扑互连单元与所述消息服务引擎连接，其中，所述消息服务引擎用于将消息数据转换为统一格式数据并进行分发；所述数据包多队列引擎用于对消息数据进行出入队控制；所述拓扑互连单元用于建立不同计算端点之间的通信路径；所述dma加速引擎用于执行消息数据的传输。

3.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，每个所述微核集群包括至少一个计算核心、ucc交互接口、消息内存，所述ucc交互接口与所述统一适配接口连接，所述消息内存被配置为在所述计算核心与所述框架层之间传递数据。

4.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述统一适配接口包括总线访问接口和任务握手接口；所述总线访问接口用于实现所述微核集群与所述片上系统之间的地址访问；所述任务握手接口用于在所述框架层与所述微核集群之间传递任务启动信号和任务完成信号。

5.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述微核集群被封装为标准ip模块；所述标准ip模块被配置为在保持其外部接口不变时，对所述微核集群的内部配置进行修改。

6.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述计算层包括多个微核集群，多个所述微核集群通过所述统一适配接口连接所述框架层，其中，所述微核集群的总数量的增加或减少，不改变所述框架层对单个微核集群的访问方式。

7.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述框架层支持互连模式，其中，所述互连模式包括：点对点互连模式、环形互连模式、网格互连模式。

8.根据权利要求7所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述框架层在不同互连模式的硬件路由策略包括：

9.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述框架层支持直通式消息传递机制和队列式消息传递机制，其中，所述直通式消息传递机制用于在源计算端点与目的计算端点之间通过硬件通道传递消息数据；所述队列式消息传递机制用于通过硬件队列中转传递消息数据。

10.根据权利要求1所述的可扩展的统一计算架构框架，其特征在于，所述框架层支持标准化外部交互模式，其中，所述标准化外部交互模式包括：主动发起系统总线访问的主设备模式、将微核集群内部存储映射至全局地址空间的从设备模式、配备独立总线接口对接片上共享内存的共享内存访问模式。