noc多核芯片设计：booksim仿真从入门到精通2Router 类型及路由算法修改

Router::NewRouter 函数中所有支持的路由器类型（type）及其含义的详细解释表格。

这些类型决定了在 NoC 仿真器（如 BookSim）中使用哪种具体的路由策略和架构实现。

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🧩 BookSim 中支持的 Router 类型一览表

type 字符串值	路由器类名	英文全称 / 简介	特点说明
"iq"	IQRouter	Input-Queued Router	基础输入队列路由器，每个输入端口有独立的缓冲区，适合模拟传统交换结构
"event"	EventRouter	Event-driven Router	基于事件驱动机制的路由器，用于更细粒度的时间控制
"chaos"	ChaosRouter	Chaos-based Routing	使用混沌理论进行路径选择，具有随机性以避免拥塞
"vct"	VCTRouter	Virtual Cut-Through Router	支持虚拟直通（Virtual Cut-Through），减少延迟
"fbfcl"	FBFCLRouter	Flit Bubble Flow Control Localized	使用 flit bubble 流控技术，局部流控优化
"bypass_no_arb"	BypassNoArbRouter	Bypass without Arbitration	绕过仲裁机制的快速旁路路由器
"bypass_no_arb_fbfcl"	BypassNoArbFBFCLRouter	Bypass + FBFCL	结合 bypass 和 FBFCL 的特性
"bypass_arb"	BypassArbRouter	Bypass with Arbitration	带仲裁机制的旁路路由器
"bypass_arb_fbfcl"	BypassArbFBFCLRouter	Bypass + FBFCL + Arb	加入仲裁机制的混合式旁路路由器
"bypass_vct"	BypassVCTRouter	Bypass + VCT	在 VCT 模式下启用旁路机制
"bypass_vct_bubble"	BypassVCTBubbleRouter	Bypass + VCT + Bubble	在 VCT 基础上加入 bubble 技术优化
"hybrid"	HybridRouter	Hybrid Router	混合架构，结合多种路由方式提高性能
"hybrid_fbfcl"	HybridFBFCLRouter	Hybrid + FBFCL	混合架构 + FBFCL 流控
"hybrid_simplified"	BypassArbRouter	Simplified Hybrid	简化的混合旁路架构（实际复用 BypassArb）
"hybrid_simplified_fbfcl"	BypassArbFBFCLRouter	Simplified Hybrid + FBFCL	同上，但加入 FBFCL 流控
"smart"	——（子类型决定）	SMART (Smart Multi-hop Adaptive Routing)	智能多跳自适应路由架构

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📌 SMART 子类型（当 type == “smart” 时）

SMART 是一种智能多跳绕道路由机制，旨在通过 lookahead 预测网络状态并提前决策路径，从而降低延迟、提升吞吐量。

smart_type 字符串值	路由器类名	描述
"classic"	SMARTRouter	最初的 SMART 架构，基于 lookahead 决策是否绕行
"not_empty_realocation"	SMARTNotEmptyRealocationRouter	SMART 变体，在非空状态下重新分配资源
"nebb_wh"	SMARTNEBBWHRouter	NEBB_WH：带 lookahead 的高效绕道策略
"nebb_wh_fbfcl"	SMARTNEBBWHFBFCLRouter	NEBB_WH + FBFCL
"nebb_vct"	SMARTNEBBVCTRouter	NEBB_VCT：使用 VCT 的 SMART 实现（未优化信用）
"nebb_vct_opt"	SMARTNEBBVCTOPTRouter	NEBB_VCT_OPT：SMART++，带信用优化
"nebb_vct_opt_bubble"	SMARTNEBBVCTOPTBubbleRouter	SMART++ + bubble 技术
"s-smart"	SMARTLARouter	S-SMART++：进一步优化的 lookahead 自适应路由
"nebb_vct_la"	SMARTNEBBVCTLARouter	NEBB_VCT_LA：结合 lookahead 的 VCT SMART
"nebb_vct_la_bubble"	SMARTNEBBVCTLABubbleRouter	NEBB_VCT_LA + bubble，适用于 Torus 网络

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🔍 术语解释（名词对照）

名词缩写	全称	含义简述
IQ	Input-Queued	输入队列，每个输入通道有自己的缓冲队列
VCT	Virtual Cut-Through	虚拟直通，flit 到达后立即转发，不等待整个 packet 缓存
FBFCL	Flit Bubble Flow Control Localized	局部化 flit 泡沫流控，优化链路利用率
Bypass	——	快速通道绕过主路由逻辑，缩短关键路径
SMART	Smart Multi-hop Adaptive Routing Technique	智能多跳自适应路由技术，利用 lookahead 提前决策路径
NEBB	Non-Empty Buffer Based	基于非空缓冲区的状态判断绕道
LA	Lookahead	预读机制，提前查看下一跳状态以优化路由决策

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✅ 建议配置示例

[general]
router = smart
smart_type = nebb_vct_opt
use_noc_latency = 1

这表示使用 SMART++ 架构，结合 lookahead 和 credit 优化，适合高性能片上网络场景。

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逐个函数进行解释

• 函数名称；
• 所属类（主要是 IQRouter）；
• 函数作用说明；
• 是否与 信道（channel）相关；
• 是否与 跳数（hop count）追踪或统计相关；
• 是否参与 仲裁（arbitration）流程；
• 是否涉及 输入/输出处理、路由决策、VC 分配等关键步骤。

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🧾 表格：IQRouter 类中所有函数详解

函数名	所属类	含义说明	信道相关	跳数相关	仲裁相关	输入/输出/路由相关
IQRouter(...)	IQRouter	构造函数，初始化路由器参数	✅	❌	❌	✅
~IORouter()	IORouter	析构函数，释放资源	❌	❌	❌	❌
AddOutputChannel(FlitChannel* channel, CreditChannel* backchannel)	IORouter	添加一个输出通道及其反向信用通道	✅	❌	❌	✅
ReadInputs()	IORouter	从输入通道读取 flits（数据包片段）	✅	❌	❌	✅
InternalStep()	IORouter	内部逻辑执行一步（如更新 VC 状态）	❌	❌	❌	✅
WriteOutputs()	IORouter	将 flits 写入输出通道	✅	❌	❌	✅
ReceiveFlits()	IORouter	接收来自输入通道的 flits	✅	❌	❌	✅
ReceiveCredits()	IORouter	接收信用（Credit），用于流控	✅	❌	❌	✅
InputQueuing()	IQRouter	将输入的 flits 放入相应的输入队列（VC）	❌	❌	❌	✅
RouteEvaluate()	IORouter	根据当前 flit 计算路由路径（调用路由函数）	❌	✅	❌	✅
RouteUpdate()	IORouter	更新路由结果（保存到 VC 中）	❌	✅	❌	✅
VCAllocEvaluate()	IORouter	VC 分配评估阶段，决定哪些 VC 可以发送 flit	❌	❌	❌	✅
VCAllocUpdate()	IORouter	更新 VC 分配结果	❌	❌	❌	✅
SWHoldEvaluate()	IORouter	判断是否需要保持当前开关状态	❌	❌	❌	✅
SWHoldUpdate()	IORouter	更新开关保持状态	❌	❌	❌	✅
SWAllocAddReg(int input, int vc, int output)	IORouter	注册某个输入 VC 到输出端口的请求	❌	❌	✅	✅
SWAllocEvaluate()	IORouter	开关仲裁评估阶段，收集所有输入对输出的请求	❌	❌	✅	✅
SWAllocUpdate()	IORouter	更新开关仲裁结果，确定哪个输入被选中	❌	❌	✅	✅
SwitchEvaluate()	IORouter	检查开关是否准备好传输 flit	❌	❌	❌	✅
SwitchUpdate()	IORouter	实际完成 flit 的转发操作	✅	❌	❌	✅
OutputQueuing()	IORouter	处理输出队列，准备发送 flits	✅	❌	❌	✅
SendCredits()	IORouter	向上游节点发送信用反馈	✅	❌	❌	✅
Display(ostream&)	IORouter	显示路由器状态（调试用）	❌	❌	❌	❌
GetUsedCredit(int o) const	IORouter	获取某个输出端口已使用的信用数	✅	❌	❌	❌
GetUsedCreditVc(int o, int vc) const	IORouter	获取某个输出端口特定 VC 的已使用信用数	✅	❌	❌	❌
GetBufferOccupancy(int i) const	IORouter	获取某个输入缓冲区的占用情况	✅	❌	❌	❌
UsedCredits()	IORouter	返回每个输出端口的已使用信用数	✅	❌	❌	❌
FreeCredits()	IORouter	返回每个输出端口的剩余信用数	✅	❌	❌	❌
MaxCredits()	IORouter	返回每个输出端口的最大信用数	✅	❌	❌	❌
UpdateNoQ(int input, int vc, Flit const *f)	IQRouter	不使用 QoS 时更新统计数据（包括 hop count）	❌	✅	❌	✅

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🔍 重点功能分类说明

📡 1. 信道相关函数

这些函数负责读写输入输出通道（FlitChannel 和 CreditChannel）：

• AddOutputChannel
• ReadInputs
• WriteOutputs
• ReceiveFlits
• ReceiveCredits
• SendCredits

如果你要添加新的 channel，必须在构造路由器时通过 AddOutputChannel 添加，并确保其被正确连接。

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🔄 2. 跳数（Hop Count）相关函数

跳数通常在 UpdateNoQ 中更新，该函数会在每次 flit 发送前被调用：

• UpdateNoQ(...)

这个函数会检查 flit 的 hop count 并递增，用于统计网络延迟和路径长度。

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⚖️ 3. 仲裁相关函数

这些函数负责在多个输入之间竞争同一个输出时进行仲裁：

• SWAllocAddReg
• SWAllocEvaluate
• SWAllocUpdate

它们构成了开关仲裁的核心逻辑，通常使用 Round Robin 或其他策略实现。

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🧭 4. 路由相关函数

这些函数负责决定 flit 应该发往哪个方向：

• RouteEvaluate
• RouteUpdate

路由函数（如 dim_order_route）在这里被调用。

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🛠️ 如果你要添加新的 Channel：

步骤如下：

1. 创建 FlitChannel 和 CreditChannel 对象

   • 在拓扑构建代码中为每个新连接创建两个对象（flit 和 credit）。

2. 调用 AddOutputChannel(flit_chan, credit_chan)

   • 将它们添加到对应的路由器中。

3. 确保在路由函数中支持新方向

   • 修改路由函数（如 route_func.cpp 中的函数），使其能处理新增的方向编号。

4. 修改仲裁逻辑（如有必要）

   • 如果新增方向影响仲裁器（如 RoundRobinArb），需确保其能处理更多输入/输出。

5. 在配置文件中设置拓扑和路由器类型

   • .cfg 文件中指定正确的拓扑结构和 router 类型。

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✅ 总结建议

功能	建议位置
新增信道	使用 AddOutputChannel 添加
读取输入	ReadInputs, ReceiveFlits
输出处理	WriteOutputs, SwitchUpdate
路由计算	RouteEvaluate, RouteUpdate
仲裁处理	SWAllocEvaluate, SWAllocUpdate
跳数统计	UpdateNoQ
流控信用	SendCredits, ReceiveCredits

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