Floorplan-Aware High Performance NoC Design

Abstract

Las actuales arquitecturas de m�ltiples n�cleos como los chip multiprocesadores (CMP) y soluciones multiprocesador para sistemas dentro del chip (MPSoCs) han adoptado a las redes dentro del chip (NoC) como elemento -ptimo para la inter-conexi-n de los diversos elementos de dichos sistemas. En este sentido, fabricantes de CMPs y MPSoCs han adoptado NoCs sencillas, generalmente con una topolog'a en malla o anillo, ya que son suficientes para satisfacer las necesidades de los sistemas actuales. Sin embargo a medida que los requerimientos del sistema -- baja latencia y alto rendimiento -- se hacen m�s exigentes, estas redes tan simples dejan de ser una soluci-n real. As', la comunidad investigadora ha propuesto y analizado NoCs m�s complejas. No obstante, estas soluciones son m�s dif'ciles de implementar -- especialmente los enlaces largos -- haciendo que este tipo de topolog'as complejas sean demasiado costosas o incluso inviables.

En esta tesis, presentamos una metodolog'a de dise-o que minimiza la p�rdida de prestaciones de la red debido a su implementaci-n real. Los principales problemas que se encuentran al implementar una NoC son los conmutadores y los enlaces largos. En esta tesis, el conmutador se ha hecho modular, es decir, formado como uni-n de m-dulos m�s peque-os. En nuestro caso, los m-dulos son id�nticos, donde cada m-dulo es capaz de arbitrar, conmutar, y almacenar los mensajes que le llegan. Posteriormente, flexibilizamos la colocaci-n de estos m-dulos en el chip, permitiendo que m-dulos de un mismo conmutador est�n distribuidos por el chip.

Esta metodolog'a de dise-o la hemos aplicado a diferentes escenarios. Primeramente, hemos introducido nuestro conmutador modular en NoCs con topolog'as conocidas como la malla 2D. Los resultados muestran como la modularidad y la distribuci-n del conmutador reducen la latencia y el consumo de potencia de la red.

En segundo lugar, hemos utilizado nuestra metodolog'a de dise-o para implementar un crossbar distribuid