Cost Effective Routing Implementations for On-chip Networks

Arquitecturas de múltiples núcleos como multiprocesadores (CMP) y soluciones multiprocesador para sistemas dentro del chip (MPSoCs) actuales se basan en la eficacia de las redes dentro del chip (NoC) para la comunicación entre los diversos núcleos. Un diseño eficiente de red dentro del chip debe ser escalable y al mismo tiempo obtener valores ajustados de área, latencia y consumo de energía. Para diseños de red dentro del chip de propósito general se suele usar topologías de malla 2D ya que se ajustan a la distribución del chip. Sin embargo, la aparición de nuevos retos debe ser abordada por los diseñadores. Una mayor probabilidad de defectos de fabricación, la necesidad de un uso optimizado de los recursos para aumentar el paralelismo a nivel de aplicación o la necesidad de técnicas eficaces de ahorro de energía, puede ocasionar patrones de irregularidad en las topologías. Además, el soporte para comunicación colectiva es una característica buscada para abordar con eficacia las necesidades de comunicación de los protocolos de coherencia de caché. En estas condiciones, un encaminamiento eficiente de los mensajes se convierte en un reto a superar. El objetivo de esta tesis es establecer las bases de una nueva arquitectura para encaminamiento distribuido basado en lógica que es capaz de adaptarse a cualquier topología irregular derivada de una estructura de malla 2D, proporcionando así una cobertura total para cualquier caso resultado de soportar los retos mencionados anteriormente. Para conseguirlo, en primer lugar, se parte desde una base, para luego analizar una evolución de varios mecanismos, y finalmente llegar a una implementación, que abarca varios módulos para alcanzar el objetivo mencionado anteriormente. De hecho, esta última implementación tiene por nombre eLBDR (effective Logic-Based Distributed Routing). Este trabajo cubre desde el primer mecanismo, LBDR, hasta el resto de mecanismos que han surgido progresivamente.Rodrigo Mocholí, S. (2010). Cost Effective Routing Implementations for On-chip Networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8962Palanci

LBDR: An efficient unicast routing support for CMPs

LBDR is a routing distributed layer based on minimum logic that removes the need for routing tables at switches on network-on-chips (NoCs) in CMPs and enables the implementation of many routing algorithms on most of regular and irregular toplogies we may find in the near future in a multi-core system.Rodrigo Mocholí, S. (2008). LBDR: An efficient unicast routing support for CMPs. http://hdl.handle.net/10251/13476Archivo delegad

Cost-efficient on-chip routing implementations for CMP and MPSoC systems

[EN] The high-performance computing domain is enriching with the inclusion of networks-on-chip (NoCs) as a key component of many-core (CMPs or MPSoCs) architectures. NoCs face the communication scalability challenge while meeting tight power, area, and latency constraints. Designers must address new challenges that were not present before. Defective components, the enhancement of application-level parallelism, or power-aware techniques may break topology regularity, thus, efficient routing becomes a challenge. This paper presents universal logic-based distributed routing (uLBDR), an efficient logic-based mechanism that adapts to any irregular topology derived from 2-D meshes, instead of using routing tables. uLBDR requires a small set of configuration bits, thus being more practical than large routing tables implemented in memories. Several implementations of uLBDR are presented highlighting the tradeoff between routing cost and coverage. The alternatives span from the previously proposed LBDR approach (with 30% of coverage) to the uLBDR mechanism achieving full coverage. This comes with a small performance cost, thus exhibiting the tradeoff between fault tolerance and performance. Power consumption, area, and delay estimates are also provided highlighting the efficiency of the mechanism. To do this, different router models (one for CMPs and one for MPSoCs) have been designed as a proof concept.This work was supported by the Spanish MEC and MICINN, as well as by the European Commission FEDER funds, under Grants CSD2006-00046 and TIN2009- 14475-C04. This work was supported in part by the Project NaNoC (Project Label 248972) which is funded by the European Commission within the Research Programme FP7. This paper was recommended by Associate Editor L. P. Carloni.Rodrigo Mocholí, S.; Flich Cardo, J.; Roca Pérez, A.; Medardoni, S.; Bertozzi, D.; Camacho Villanueva, J.; Silla Jiménez, F.... (2011). Cost-efficient on-chip routing implementations for CMP and MPSoC systems. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 30(4):534-547. https://doi.org/10.1109/TCAD.2011.2119150S53454730