Сетевая наука | ||||
---|---|---|---|---|
Типы сетей | ||||
Графики | ||||
| ||||
| ||||
| ||||
Модели | ||||
| ||||
| ||||
| ||||
Сеть на чипе или сети на кристалле ( NoC / ˌ ɛ н ˌ oʊ с я / еном-OH- СМ или / п ɒ к / постучать ) [NB 1] является сетью основанной связи подсистемы на условия интегрированных схема (« микрочип »), чаще всего между модулями в системе на кристалле ( SoC ). Модули на ИС обычно представляют собой полупроводниковые IP-ядра.схематизируют различные функции компьютерной системы и спроектированы как модульные с точки зрения науки о сетях . Сеть на кристалле представляет собой сеть с коммутацией пакетов между модулями SoC на основе маршрутизатора .
Технология NoC применяет теорию и методы компьютерных сетей к внутрикристальной коммуникации и приносит заметные улучшения по сравнению с традиционными архитектурами шинной и кросс- шины . Сети на кристалле используются во многих сетевых топологиях , многие из которых по состоянию на 2018 год все еще являются экспериментальными.
NoC улучшают масштабируемость систем на кристалле и энергоэффективность сложных SoC по сравнению с другими конструкциями подсистем связи. Обычным NoC, используемым в современных персональных компьютерах, является графический процессор (GPU), обычно используемый в компьютерной графике , видеоиграх и ускорении искусственного интеллекта . Это новая технология , и в ближайшем будущем ожидается ее значительный рост по мере того, как многоядерные компьютерные архитектуры станут более распространенными.
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Октябрь 2018 г. ) |
NoC могут охватывать синхронные и асинхронные тактовые домены, известные как пересечение тактовых доменов , или использовать асинхронную логику без тактовой частоты . NoC поддерживают глобальную асинхронную, локально синхронную архитектуру электроники, позволяя каждому ядру процессора или функциональному блоку в системе на кристалле иметь свой собственный тактовый домен . [1]
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Октябрь 2018 г. ) |
Архитектуры NoC обычно моделируют разреженные малые сети (SWN) и безмасштабные сети (SFN), чтобы ограничить количество, длину, площадь и энергопотребление соединительных проводов и соединений точка-точка .
Топология - это первый фундаментальный аспект дизайна NoC, который оказывает сильное влияние на общую стоимость и производительность сети. Топология определяет физическую схему и соединения между узлами и каналами. Кроме того, переходы прохождения сообщения и длина каждого канала зависят от топологии. Таким образом, топология существенно влияет на время ожидания и энергопотребление. Кроме того, поскольку топология определяет количество альтернативных путей между узлами, она влияет на распределение сетевого трафика и, следовательно, на полосу пропускания и производительность сети.
Традиционно ИС разрабатывались с выделенными двухточечными соединениями, с одним проводом, выделенным для каждого сигнала. Это приводит к плотной топологии сети . В частности, для больших проектов это имеет несколько ограничений с точки зрения физического проектирования . Для этого требуется мощность, квадратичная по количеству соединений. Провода занимают большую часть площади кристалла , а в нанометровой КМОП- технологии межкомпонентные соединения доминируют как в производительности, так и в динамическом рассеянии мощности , поскольку для распространения сигнала по проводам через микросхему требуется несколько тактов . Это также позволяет увеличить паразитную емкость., сопротивление и индуктивность, накапливаемые в цепи. (См . Правило Рента для обсуждения требований к проводке для соединений точка-точка).
Редкость и локальность соединений в подсистеме связи дают несколько улучшений по сравнению с традиционными системами на основе шин и кросс- шин .
Провода в звеньях сети на кристалле используются многими сигналами . Достигается высокий уровень параллелизма , поскольку все каналы передачи данных в NoC могут одновременно работать с разными пакетами данных . [ почему? ] Следовательно, поскольку сложность интегрированных систем продолжает расти, NoC обеспечивает повышенную производительность (например, пропускную способность ) и масштабируемость по сравнению с предыдущими архитектурами связи (например, выделенные двухточечные сигнальные провода , общие шины или сегментированные шины с мостами. ). Алгоритмы _[ какой? ] должны быть спроектированы таким образом, чтобы предлагать большой параллелизм и, следовательно, использовать потенциал NoC.
Некоторые исследователи [ кто? ] Считают , что НОКС нужно поддержка качества обслуживания (QoS), а именно достижения различных требований с точки зрения пропускной способности , из конца в конец задержки, справедливости , [2] и сроки . [ необходима цитата ] Вычисления в реальном времени, включая воспроизведение аудио и видео, являются одной из причин для обеспечения поддержки QoS. Однако текущие реализации системы, такие как VxWorks , RTLinux или QNX , могут выполнять вычисления в реальном времени за доли миллисекунды без специального оборудования. [ необходима цитата ]
Это может указывать на то, что для многих приложений реального времени качество обслуживания существующей инфраструктуры межсоединений на кристалле является достаточным, и для достижения микросекундной точности потребуется специальная аппаратная логика , степень, которая редко требуется на практике для конечных пользователей (звук или видео). джиттеру требуется гарантия задержки только десятых миллисекунд). Еще одна мотивация для обеспечения качества обслуживания (QoS) на уровне NoC - это поддержка нескольких одновременных пользователей, совместно использующих ресурсы одного многопроцессорного процессора в вычислительной инфраструктуре общедоступного облака . В таких случаях логика аппаратного обеспечения качества обслуживания позволяет поставщику услуг предоставлять договорные гарантии.на уровне обслуживания, которое получает пользователь, функция, которая может быть сочтена желательной для некоторых корпоративных или государственных клиентов. [ необходима цитата ]
Многие сложные исследовательские задачи еще предстоит решить на всех уровнях, от уровня физического канала до уровня сети и вплоть до системной архитектуры и прикладного программного обеспечения. Первый специализированный симпозиум по исследованиям сетей на кристалле был проведен в Принстонском университете в мае 2007 года. [3] Второй международный симпозиум IEEE по сетям на кристалле прошел в апреле 2008 года в Университете Ньюкасла .
Были проведены исследования интегрированных оптических волноводов и устройств, содержащих оптическую сеть на кристалле (ONoC). [4] [5]
Возможный способ увеличения производительности NoC - использование каналов беспроводной связи между чиплетами - названной беспроводной сети на кристалле (WiNoC). [6]
В многоядерной системе, связанной с помощью NoC, сообщения о когерентности и запросы пропуска кеша должны проходить переключатели. Соответственно, переключатели могут быть дополнены простыми элементами отслеживания и пересылки, чтобы определять, какие блоки кеша будут запрашиваться в будущем и какими ядрами. Затем элементы пересылки многоадресно передают любой запрошенный блок всем ядрам, которые могут запросить этот блок в будущем. Этот механизм снижает частоту промахов кеш-памяти. [7]
Разработка и исследования NoC требуют сравнения различных предложений и вариантов. Шаблоны трафика NoC находятся в стадии разработки, чтобы помочь таким оценкам. Существующие тесты NoC включают шаблоны трафика NoCBench и MCSL NoC. [8]
Блок обработки межсоединений (IPU) [9] представляет собой сеть связи на кристалле с аппаратными и программными компонентами, которые совместно реализуют ключевые функции различных моделей программирования системы на кристалле через набор примитивов связи и синхронизации и обеспечивают платформу низкого уровня. службы для включения дополнительных функций [ какие? ] в современных гетерогенных приложениях [ требуется определение ] на одном кристалле .
Взято из Avinoam Колодный годов колонке «s в ACM Сигда электронный бюллетень по Игорь Марков
Оригинальный текст можно найти на http://www.sigda.org/newsletter/2006/060415.txt