Tìm hiểu tổng quan về NoC

các mô hình NoC, các cấu hình mạng, các thuật toán định tuyến, các cơ chế điều khiển luồng sử dụng trong các mô hình NoC

T ỔNG Q UAN N O C

Người thực hiện

Nguyễn Trung Dũng Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện Điện tử - Viễn thông

Nội dung

I Topology

II Các đơn vị dữ liệu dùng trong NoC

III Các kĩ thuật chuyển mạch

IV Các cơ chế điều khiển luồng

V Các thuật toán định tuyến

I T OPOLOGY

 Là đặc trưng quan trọng nhất quyết định cấu trúc của mạng

 Mô tả kết nối và phân phối của các node trong mạng và liên kết giữa chúng

 Quyết định tính chất và hiệu năng của mạng trong từng cấu hình cụ thể

Các loại topology

1-D Torus

2-D Torus

Các loại topology

Folded Torus

Các loại topology

Octagon NoC Fat-tree Topology

Các loại topology

II C ÁC ĐƠN VỊ

 Node gửi và node nhận trao đổi thông tin với nhau qua các bản tin (Message)

 Mỗi bản tin được chia thành nhiều gói tin (Packet)

 Mỗi gói tin được chia làm nhiều phần nhỏ gói tin Flit

Typical NoC Packet Format

o Routing Information: xác định đường di chuyển của gói tin từ node gửi đến node nhận

o SN - Sequence Number là số thứ tự của gói tin

o Mỗi gói tin có kích thước từ 128 bit đến 512 Kbit, thường là 1 Kbit

Flit – Flow Control Digit

III C ÁC KĨ THUẬT

“The switching technique defines how and when

the input channel of the switch is connected to the

output channel selected by the routing algorithm.”

Circuit Switching

Packet Switching

• Bao gồm SAF, VCT và WH

IV C ÁC CƠ CHẾ

Store – And – Forward (SAF)

Virtual Cut-Through (VCT)

Wormhole Switching (WS)

Store – And – Forward (SAF)

• Nhận và lưu trữ toàn bộ gói tin đến trước khi chuyển tiếp tới

bộ định tuyến tiếp theo

• Bộ đệm đầu vào cần phải lớn hơn dung lượng của gói tin

• Ưu điểm: kĩ thuật điều khiển đơn giản giữa các bộ định tuyến

• Nhược điểm: tốn nhiều tài nguyên phần cứng, độ trễ lớn

Virtual Cut-Through (VCT)

• Truyền gói tin theo từng flit

• Chuyển tiếp gói tin ngay khi bộ định tuyến kế tiếp đảm bảo toàn bộ gói tin sẽ được tiếp nhận, ngược lại bộ định tuyến

• Ưu điểm: bộ đệm trong bộ định tuyến có kích thước nhỏ

• Nhược điểm: nếu 1 gói tin bị nghẽn, các flit của nó sẽ chiếm dụng bộ đệm trên nhiều router khác nhau, dễ dẫn tới deadlock

• Thường kết hợp điều khiển luồng kênh ảo VC (Virtual Channel)

V C ÁC THUẬT TOÁN

ĐỊNH TUYẾN

Livelock

• Gói tin chờ được phục vụ trong hàng đợi hay bộ đệm kênh truyền nhưng không bao giờ được phục vụ do tài nguyên cần cấp phát liên tục bị chiếm dụng bởi gói tin khác

Starvation

• Tại một thời điểm, mỗi gói tin được định tuyến đi theo một chiều đến khi gói tin đạt được vị trí thích hợp trong chiều này Sau đó gói tin được định tuyến đến chiều kế tiếp

• Thực hiện gán cho mỗi kênh một số hiệu và cấp phát kênh truyền cho các gói tin theo thứ tự tăng dần hay giảm dần

• Bao gồm: định tuyến e-cube, định tuyến XY ,…

Định tuyến e-cube

• Đảm bảo chống Deadlock cho các mạng 2-ary n-cube

• Mỗi node trong mạng được ký hiệu là một số nhị phân d-bit,

T HANK Y OU

Reference: Designing 2D and 3D NoC Architectures - Konstantinos Tatas · Kostas Siozios ·

Dimitrios Soudris · Axel Jantsch