Skip to main content
SUPERVISOR
Majid Nabi
مجید نبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rashid Aligholipour
رشید علیقلی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Enhancing the Performance of Multiple Network on Chip (Catnap) with using Subnet Switching Capabilitiy for Control Packets
Network-on-Chip (NoC) is an efficient and scalable communication mechanism for integrated circuit chips containing a large number of processing cores. With increasing the number of cores in a chip, the number of NOC routers needs to be increased as well. Since these routers are typically complex and energy hungry, the chip’s power consumption dramatically increases by increasing the number of core (thus the number of routers). On the other hand, the static power consumption of the NOCs is increasing day by day due to the technology advancements in reducing transistors’ dimensions and lowering the operating voltage of the transistors. Nowadays, around half of the NOC power consumption is due to the static power. Moreover, increase in static power consumption makes the chip warmer, leading to even higher power consumption. Therefore, a static power consumption reduction technique is of paramount importance for NOCs. One of the most effective techniques for reducing the static power consumption on a chip is power gating. By turning off the idle network routers in a NOC, a major part of leakage current in routers is avoided. However, applying the power gating technique to the routers of a NOC strongly increases the latency of the packets since they need the routers in the path to turn on. This operation results in a sharp drop in the performance of the chip. Since the performance of the NOC has a huge impact on the overall performance of the chip, an appropriate balance between the power consumption of the chip and its performance is needed. In this research, we propose a technique called ChangeSUB which is an extension to multi-NOCs (catnap). In this method, the control packets are able to change a non-zero subnet to a zero-subnet in a multi-NOC, if there is a virtual channel available in the router of the zero-subnet. Because all the zero-zubnets are always on, the packets can get forwarded through the zero-subnet routers without waiting for them to turn on. It effectively reduces the average latency of packet delivery in the NOC. Based on the results of the PARSEC benchmark, the average latency of packets decreased by 3.03% compared to the base multi-NOC technique. Along with this improvement, 2.1% of the area overhead is imposed. Keywords: Network on Chip, Power Gating, Static Power, High Performance Computing
شبکه بر روی تراشه ، یک مکانیزم میان ارتباطی موثر و مقیاس پذیر در تراشه‌های با تعداد زیاد هسته می‌باشد. در این نوع شبکه‌ی میان ارتباطی ، هر هسته‌ی پردازشی به مسیریاب مربوطه ، متصل می‌باشد و مسیریاب‌های شبکه با یک نظم خاصی با همدیگر در ارتباط هستند. اما در شبکه‌های بر روی تراشه‌ ، با افزایش تعداد هسته‌ در تراشه ، مسیریاب‌های شبکه بر روی تراشه نیز افزایش می‌یابد. سخت‌افزار مسیریاب‌های شبکه بر روی تراشه ، پیچیده و توان مصرفی زیادی را مصرف می‌کنند ، در نتیجه با افزایش تعداد هسته‌ها در تراشه ، توان مصرفی تراشه نیز به شدت در حال افزایش است. از طرفی ، توان مصرفی ایستای شبکه بر روی تراشه با پیشرفت تکنولوژی ، کاهش ابعاد ترانزیستور و کاهش ولتاژ کاری ترانزیستور به شدت در حال رشد است ، بطوریکه بیش از نیمی از توان مصرفی شبکه بر روی تراشه‌های امروزه ، متعلق به توان ایستا می‌باشد. از سوی دیگر با افزایش توان ایستای تراشه ، دمای تراشه افزایش می‌یابد و با افزایش دمای تراشه ، توان مصرفی تراشه بیشتر می‌شود. بنابراین به یک تکنیک کاهش توان مصرفی ایستا نیاز می‌باشد. یکی از موثر‌ترین روش‌ها جهت کاهش توان مصرفی ایستا‌ی شبکه بر روی تراشه ، استفاده از قطع تغذیه می‌باشد. بدین ترتیب خاموش کردن مسیریاب‌های بیکار شبکه بر روی تراشه ، مانع از صرف توان نشتی مسیریاب‌های شبکه بر روش تراشه خواهد شد. اما اعمال کردن روش قطع تغذیه بر روی مسیریاب‌های شبکه بر روی تراشه ، تاخیر بسته‌ها را به شدت افزایش می‌دهد. به این دلیل که بسته‌ها برای پیمایش و عبور از مسیریاب ، به روشن شدن مسیریاب نیاز دارند. در نتیجه بسته‌ها مدت زمانی منتظر روشن شدن کامل مسیریاب می‌شود. این عمل باعث افت شدید کارایی یک تراشه می‌گردد. از آنجایی که عمکلرد شبکه بر روی تراشه تاثیر بسیار زیادی در عملکرد کل تراشه دارد ، به تعادلی مناسب بین توان مصرفی تراشه و کارایی آن نیاز است. در این پژوهش روش ChangeSUB ارایه شده است. روش پیشنهادی ، یک افزونگی به روش شبکه بر روی تراشه‌ی چندگانه (Catnap) می‌باشد. در این روش ، بسته‌های کنترلی در شبکه بر تراشه‌ی چندگانه ، قابلیت تغییر زیرشبکه غیرصفر به زیرشبکه‌ی صفر در صورت وجود کانال مجازی در مسیریاب زیرشبکه‌ی صفر را دارند. بدلیل روشن بودن همه‌ی مسیریاب‌های زیرشبکه‌ صفر ، بسته‌ها بدون انتظار برای روشن شدن مسیریاب‌ها در زیرشبکه‌ی صفر ، به سمت مقصد هدایت خواهند شد. درنتیجه ، هم باعث افزایش کارایی و هم باعث کاهش تاخیر بسته‌ها می‌گردد. براساس نتایج حاصل از محک PARSEC ، میانگین تاخیر بسته‌ها ?03/3 نسبت به روش شبکه بر روی تراشه چندگانه کاهش داشته است. در کنار این بهبود ، ?1/2 سربار مساحت ، نسبت به روش Catnap ایجاد شده است . کلمات کلیدی: شبکه بر روی تراشه، توان مصرفی ایستا، قطع تغذیه، پردازنده‌های چند هسته‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی