Monitoração e roteamento adaptativo para fluxos QoS em NoCs

• Autor(a) principal: Tedesco, Leonel Pablo
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
• Texto Completo: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5098
• topic: INFORMÁTICA; ARQUITETURA DE REDES; ROTEAMENTO - REDES DE COMPUTADORES; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO

O crescente número de aplicações executando em MPSoCs emergentes pode ser caracterizado pela sua alta demanda de computação e comunicação nas diferentes parte do chip. Os elementos de processamento que executam estas aplicações trazem uma natureza dinâmica e imprevisível para o tráfego em chip, devido à variabilidade nas taxas de injeção de dados que eles podem gerar. As redes em chip (NoC do inglês Network-on-Chip) são as estruturas de comunicação a serem utilizadas em tais sistemas, devido ao seu desempenho, confiabilidade e escalabilidade. Para lidar com o comportamento dinâmico do tráfego de aplicações, vários métodos de adaptação são propostos em nível de sistema (em tempo de execução) e em nível de arquitetura (em tempo de projeto). Esta Tese aborda o uso de técnicas de adaptação em NoCs em nível de sistema e de arquitetura: dimensionamento de buffer e roteamento adaptativo. A primeira técnica introduz um buffer de desacoplamento (D-buffer) no IP destino. Este buffer recebe dados da NoC com jitter, enquanto que o IP destino consome dados deste buffer na taxa da aplicação, sem jitter. Dois problemas devem ser resolvidos para a implementação de D-buffers: (i) qual tamanho este buffer deve possuir? (ii) quanto tempo deve ser esperado antes do início do consumo de dados (threshold)? Propõe-se aqui um método geral para definir o tamanho e threshold de D-buffers, considerando a influência do empacotamento, arbitragem, roteamento e concorrência entre fluxos. A segunda técnica é um algoritmo de roteamento adaptativo para NoCs, onde o caminho entre o IPs origem e destino pode ser modificado devido a eventos de congestionamento. A maior parte das propostas do estado da arte possui uma visão limitada de congestionamento, considerando que cada roteador da NoC toma decisões baseado no estado de seus vizinhos. Esta decisão local pode rotear pacotes a outras regiões congestionadas, o que pode tornar o algoritmo ineficiente. Este trabalho apresenta um novo método onde a análise de congestionamento considera informações de todos os roteadores no caminho entre a origem e destino. Este método é composto por um protocolo para estabelecimento de sessões QoS, seguido de monitoração distribuída e re-roteamento para regiões não congestionadas. Resultados experimentais demonstram o impacto de fluxos multimídia com tamanhos de pacotes fixo e variável (a partir de traces reais de tráfego) no dimensionamento de buffers, e o percentual de violações de prazos em função do tamanho do D-buffer. Em termos de roteamento adaptativo, os resultados obtidos apresentam a influência de diferentes níveis de localidade de tráfego na latência de pacotes, ocupação da NoC e reatividade do roteamento adaptativo a eventos de congestionamento.