Till innehåll på sidan

High-Performance Network-on-Chip Design for Many-Core Processors

Tid: Må 2020-11-02 kl 13.00

Plats: zoom link for online defence (English)

Ämnesområde: Informations- och kommunikationsteknik

Respondent: Boqian Wang , Elektronik och inbyggda system, Network-on-Chip

Opponent: Associate Professor Vassos Soteriou,

Handledare: Professor Zhonghai Lu, Elektronik och inbyggda system

Abstract

Med utvecklingen av tillverkningsteknologi av on-chip och kraven på högpresterande da-toranläggning växer kärnantalet snabbt i Chip Multi/Many-core Processors (CMPs) ochMultiprocessor Systems-on-Chip (MPSoCs) för att stödja större parallellkörning. Network-on-Chip (NoC) har blivit den de facto lösningen för CMP:er och MPSoC:er för att mötakommunikationsutmaningen. I uppsatsen tar vi upp några viktiga problem med hög-presterande NoC-konstruktioner.Allmänna CMP:er omfattas ett fullständigt systemperspektiv för att design högprester-ande NoC för flertrådad program. Genom att utforska cachekoherensen under hela system-scenariot presenterar vi en smart kommunikationstjänst, AVCR (Advance Virtual ChannelReservation) för att tillhandahålla en motorväg till målpaket, vilket i hög grad kan min-ska deras förseningar i NoC. AVCR utnyttjar det faktum att vi kan veta eller förutsägadestinationen för vissa paket före deras ankomst till nätverksgränssnittet (Network inter-face, NI). Genom att utnyttja tidsintervallet innan ett paket är klart, etablerar AVCRen ände till ände motorväg från källan NI till destinationen NI. Denna motorväg byggsupp genom att reservera virtuell kanal (Virtual Channel, VC) resurser före målpaket-söverföringen och erbjuda prioriterade tjänster till flisar i den reserverade VC i wormholerouter. Dessutom föreslår vi också en tillträdeskontrollmetod i NoC med en centraliseradartificiellt neuronät (Artificial Neural Network, ANN) tillträdeskontroll, som kan förbättrasystemets prestanda genom att förutsäga den mest lämpliga injektionshastigheten för varjenod via nätverksprestationsinformationen. I onlinekontrollprocessen används en förbehan-dlingsenhet på data för att förenkla ANN-arkitekturen och göra förutsägningsresultatenmer korrekta. Baserat på den förbehandlade informationen bestämmer ANN-prediktornkontrollstrategin och sänder den till varje nod där tillträdeskontrollen kommer att tilläm-pas.För applikationsspecifika MPSoC:er fokuserar vi på att utveckla högpresterande NoCoch NI kompatibla med det gemensamma AMBA AXI4 protokoll. För att erbjuda möj-ligheten att använda AXI4-baserade processorer och kringutrustning i det on-chip baseradenätverkssystemet föreslår vi en hel systemarkitekturlösning för att göra AXI4 protokolletkompatibelt med den NoC-baserade kommunikation i det multikärnsystemet. På grundav den out-of-order överföring i NoC, som strider mot ordningskraven som anges i AXI4-protokollet, fokuserar vi i första hand på utformningen av transaktionsordningsenheterna,för att förverkliga en hög prestanda och låg kostnad-lösning på ordningskraven. Sedanfokuserar vi på NI och Quality of Service (QoS)-stödet i NoC. I vår design föreslås NI attgöra NoC-arkitekturen oberoende av AXI4-protokollet via meddelandeformatkonverteringmellan AXI4 signalformatet och paketformatet, vilket erbjuder NoC-designen hög flexi-bilitet. Den NoC-baserade kommunikationsarkitekturen är utformad för att stödja fleraQoS-schema med hög prestanda. NoC-systemet innehåller Time-Division Multiplexing(TDM) och VC-subnät för att tillämpa flera QoS-scheman på AXI4-signaler med olikaQoS-taggar och NI ansvarar för trafikdistribution mellan två subnät. Dessutom tillämpasen QoS-arvsmekanism i slav-sidan NI för att stödja QoS under paketets tur-returöverföringiNoC

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-283517