| Сетевая наука | ||||
|---|---|---|---|---|
| Теория | ||||
| Типы сетей | ||||
| Графики | ||||
| ||||
| МетрикиАлгоритмы | ||||
| ||||
| Модели | ||||
| ||||
| СпискиКатегории | ||||
| ||||
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.схематизирует различные функции компьютерной системы и спроектирован так, чтобы быть модульным 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), который обычно используется 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.
Структура [ править ]
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]
Архитектура [ править ]
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Октябрь 2018 г. ) |
Архитектура NoC обычно моделирует разреженные малые сети (SWN) и безмасштабные сети (SFN), чтобы ограничить количество, длину, площадь и энергопотребление соединительных проводов и соединений точка-точка .
Топология [ править ]
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.
Преимущества [ править ]
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 . Это требует мощности, квадратичной 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 тактовых циклов . 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 .
Параллелизм и масштабируемость [ править ]
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. ). Конечно,алгоритмы [ какие? ] должны быть спроектированы таким образом, чтобы они предлагали большой параллелизм и, следовательно, могли использовать потенциал NoC.
Текущее исследование [ править ]
Некоторые исследователи [ кто? ] Думаю , что НОКС должны поддерживать качество 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 внутрикристальной инфраструктуры межсоединений 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 мультипроцессора с одним чипом в вычислительной инфраструктуре общедоступного облака . В таких случаях логика аппаратного обеспечения QoS 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]
Побочные преимущества NoC [ править ]
В многоядерной системе, связанной с помощью NoC, сообщения о когерентности и запросы пропуска кэша должны проходить переключатели. Соответственно, коммутаторы 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 кэша. [7]
Контрольные показатели [ править ]
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 [ править ]
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 .
См. Также [ править ]
- Автоматизация электронного проектирования (EDA)
- Дизайн интегральной схемы
- CUDA
- Глобально асинхронный, локально синхронный
- Сетевая архитектура
Примечания [ править ]
- ^ В этой статье используется соглашение, согласно которому «NoC» произносится как / n ɒ k / nock . Следовательно, он использует соглашение «a» для неопределенного артикля, соответствующего NoC (« a NoC»). Другие источники могут произносить его как / ˌ ɛ п ˌ oʊ с я / ен-OH- СМ иследовательноиспользовать « в NOC».
Ссылки [ править ]
- ^ Кунду, Сантану; Чаттопадхьяй, Сантану (2014). Сеть на кристалле: новое поколение интеграции системы на кристалле (1-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 3. ISBN 9781466565272. OCLC 895661009 .
- ^ «Балансировка времени ожидания сети на кристалле при отображении нескольких приложений для многопроцессорных микросхем». IPDPS . Май 2014.
- ^ Сайт NoCS 2007 .
- ^ Библиография On-Chip Networks
- ^ Библиография меж / внутричиповых оптических сетей-
- ^ Слюсарь В.И., Слюсарь Д.В. Пирамидальная конструкция массива наноантенн. // VIII Международная конференция по теории и технике антенн (ICATT'11). - Киев, Украина. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт». - 20–23 сентября 2011 г. - Стр. 140 - 142. [1]
- ^ "Нет трафика" . www.ece.ust.hk . Проверено 8 октября 2018 .
- ^ Марчелло Коппола, Милтос Д. Грамматикакис, Риккардо Локателли, Джузеппе Маручча, Лоренцо Пьералиси, «Дизайн экономичных блоков обработки межсоединений: Spidergon STNoC», CRC Press, 2008, ISBN 978-1-4200-4471-3
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
Дальнейшее чтение [ править ]
- Кунду, Сантану; Чаттопадхьяй, Сантану (2014). Сеть на кристалле: новое поколение интеграции системы на кристалле (1-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 9781466565272. OCLC 895661009 .
- Шэн Ма, Либо Хуанг, Минче Лай, Вэй Ши, Чжиин Ван (2014). Сети на кристалле: от реализаций к парадигмам программирования (1-е изд.). Амстердам, Нидерланды: Морган Кауфманн. ISBN 9780128011782. OCLC 894609116 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- Джорджиос Димитракопулос, Анастасиос Псаррас, Иоаннис Сейтанидис (27 августа 2014 г.). Микроархитектура маршрутизаторов «сеть на кристалле»: взгляд дизайнера (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 9781461443018. OCLC 890132032 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- Натали Энрайт Джергер, Тушар Кришна, Ли-Шиуан Пех (19.06.2017). Внутрипристальные сети (2-е изд.). Сан-Рафаэль, Калифорния. ISBN 9781627059961. OCLC 991871622 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- Марзи Ленджани, Махмуд Реза Хашеми (2014). «Древовидная схема для снижения частоты промахов в общем кэше с использованием регионального, статистического и временного сходства» . ИЭПП «Компьютеры и цифровые технологии» . 8 : 30–48. DOI : 10,1049 / МТВ-cdt.2011.0066 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- ДАТА 2006 семинар по NoC
- NoCS 2007 - 1-й международный симпозиум ACM / IEEE по сетям на кристалле
- NoCS 2008 - 2-й международный симпозиум IEEE по сетям на кристалле
- Жан-Жак Леклер, Жиль Байе, Автоматизация проектирования для встроенных систем (Springer), «Исследование и уточнение архитектуры сети на кристалле, управляемой приложениями для сложной SoC», июнь 2011 г., том 15, выпуск 2, стр. 133–158, doi : 10.1007 / s10617-011-9075-5 [Онлайн] http://www.arteris.com/hs-fs/hub/48858/file-14363521-pdf/docs/springer-appdrivennocarchitecture8.5x11.pdf
