چکیده
الگوریتم مسیریابی عملکرد اصلی را در داخل عملکرد کلی اجتماع در تراشه انجام می دهد. مسیریابی پویا با در نظر گرفتن تغییر قابل توجهی در پهنای باند ارتباطی و سازگاری با اتصالات ناقص و ترافیک سنگین جالب است. مسیریابی XY در توپولوژي (جانمایی) مش باعث ترافیک در قسمت مرکزی شبکه می شود که تاخیر را افزایش و منجر به کاهش عملکرد می شود. ترافیک شبکه به طور کلی در بخش مرکزی شبکه به دلیل افزایش ترافیک در همان گره ها به طور دوره ای توسط گره های همسایه افزایش می یابد. علاوه بر این، ترافیک سنگین به دلیل گره های همسایه قطعا عملکرد سیستم را کاهش می دهد و اثر مضری بر گره ها خواهد داشت. سپس تلاش می کنیم که تاخیر محلی به علت ترافیک را با استفاده از آدرس مشخص نزدیک اندازه مکان، بر اساس روش تقسیم و حل برای کشش مسیر ، کاهش دهیم. آن تاخیر در هر همسایه محلی با کمک کاهش فشار مسیریابی هر گره محلی به حداقل می رسد. در این مقاله جانمایی محبوب مش همرا با الگوریتم LBAR را اجرا کرده ایم و نتایج با مسیریابی XY-معمولی مقایسه می شود. مشاهده می شود که توازن بار و تاخیر در مورد LBAR نسبت به XY معمولی بهبود یافته و ترافیک کل شبکه برای LBAR در مقایسه با XY سنتی کاهش می یابد.
مقدمه
سیستم کنونی تراشه ها از شبکه های گسترده منطقه در اطراف همسایگی آنها مقایسه می شود و به این دلیل است که آنها کمتر غیرجبرگرایی را نشان می دهند. همسایگی ها، شبکه های مفیدی مانند آنهایی که برای مقیاس بزرگ چند پردازنده تولید می شوند، نیازهای مقایسه ای و همچنین ضروری ها را دارند. به عنوان مثال، ویژگی های چند مشخصه، به عنوان مثال، انرژی مورد نیاز علاوه بر طراحی تخصصی زمان، در شبکه های SoC خاص هستند [1] [2[ اثربخشی اتصال داخلی و برآورد اطلاعات پیش نیازهایی را تبادل می کند که برای چارچوب های NoC ضروری تر هستند، و همچنین شبکه در تراشه (NoC) به عنوان سازگاری، چند منظوره تبدیل شده اند و همچنین برای مسائل مربوط به این نوع قابل استفاده است [3[. در سیم کشی معمولی NoC ، مبادلات در میان هسته های تعبیه شده برای اکثر قسمتها وسیله سوئیچ های متعدد و اتصالات سیم هستند. این مکاتبات چند هاب می تواند عملیات محدودکننده قابل توجه ای در اجرای چارچوب باشد که افزایش برای دموکراسی بیشتر و انتشار حیاتی را ارائه می دهد. برای غلبه بر این محدودیت اجرایی، ما مدل معماری جدید از طریق فرضیه های سیستم پیچیده در ارتباط با عمدتا مجموعه اتصالات تراشه ها برای ایجاد عملکرد بالا و تاخیر اندک را پیشنهاد می دهیم NoCs [4]. بر فرض مثال، بسیاری از مرکز ها، ساختارهای یکپارچه اینتل به سمت چند هسته ای ژئون فی [5] [6] ، به عنوان شیوه ای برای اجرای مولد و اجرای بیشتر با تاخیر کم حرکت می کنند. در این مقاله ما مدل عملکردی را پیشنهاد می دهیم که بار را در سیستم مبتنی بر تراشه شبکه به حداقل می رساند. به طور کلی، مهندسان مدل عملکردی را طراحی، بعدا تکنولوژی های آینده بر اساس مدل عملکرد را تجزیه و تحلیل می کنند. با توجه به این نکته، اولین مدل معماری و برنامه های کاربردی به صورت جداگانه ایجاد می شوند. سپس کاربردها توسط مدل های عملکرد توسعه یافته و معماری برای ارزیابی ترکیب کاربرد معماری منتخب استفاده می شود [7] [8]. در همین حال مسیرهای متعددی از گره فعلی به گره هدف وجود دارد؛ شبکه در تراشه باید الگوریتم های فرماندهی را جهت مسیر بسته داده برای مقصد نهایی اجرا کند. آن بر توانایی و تأخیری که ترافیک را تجربه می کند تاثیر می گذارد.
تعداد زیادی از پیشنهادات برای NoC ایجاد و توسط جانمایی های شبکه اجرا می شوند و الگوریتم های مسیریابی برای شبکه های ارتباطی در تراشه استفاده می شود. الگوریتم های مسیریابی را می توان به دو استراتژی خاص با توجه به نوع شبکه آبشاری کرد که کاملا متناسب با آن است. اگر راه مسیر یابی بسته داده ها ازقبل ثابت شود، این نوع از مسیریابی به عنوان مسیریابی منبع شناخته می شود. بخشی از آن اگر راه بسته داده ها گام به گام حل شود، این نوع از مسیریابی، مسیریابی منبع [5] [9] نامیده می شود. به طوری که NoC ها معمولا توسط بعد سفارش مسیریابی (DOR) اجرا می شوند که در ابتدا مسیر بسته ها را در جهت افقی (ابعاد X) و بعد در جهت عمودی ابعاد Y) ) به سمت دریافت کننده هدایت می کند [10]. اگرچه این الگوریتم زمان تاخیر را کاهش، آنها معمولا با سرعت بسیار پایین اجرا می شوند زیرا بار سنگینی در میان سیستم وجود دارد که باعث ترافیک در کل شبکه می شود [11[ الگوریتم مسیریابی توازن بار XY جانمایی شبکه از مختصات مشترک مختلفی استخراج می شود که این به کاهش ترافیک در شبکه کمک می کند، در نتیجه عملکرد کارآیی را نسبت به مسیریابی غیرفعال، یعنی، مسیر مرتب سازی بعدی انجام می دهد (DOR). این الگوریتم شامل کوتاهترین راه برای مسیریابی، اجرای پیشرفته و وزن سبک است.
کار مرتبط
شرح مختصر NoC
تغیر رویکرد، جانمایی و الگوریتم مسیریابی، عنصر ضروری در طرح شبکه در تراشه است. جانمایی نشان دهنده اتصال داخلی شبکه است. در جانمایی مش، اتصالات در سیستم محدودیت های مقایسه ای دارند که باعث می شود طراحی فیزیکی اولیه نیز دامنه مستقیم به مقدار گره ها شود. اندازه در جانمایی فعلی از لحاظ خطوط و بخش ها اندازه گیری می شود [[12. طول های ثابت توسط بسیاری از شرکت های تحقیقاتی به دلیل خواص الکتریکی مناسب آن، توانایی طرح و سهولت در منابع در آدرس تراشه مورد نظر است [13[ ترجیح در کار با این جانمایی وجود دارد رفتار خاص خود را از نحوه فرمان به عنوان منبع هدایت شناخته می شو.د این عنصر در این جانمایی، رمزنگاری کارآمد مسیر داده های را تنها با چند بیت ارائه می دهد[12] . در حالی که یک هدر بسته بین گره ها وارد می شود، فرایند سوئیچینگ با آنچه که ابزار انتقال می دهد، حل می کند، یعنی کانال تزریق به کانال تخلیه متصل می شود.
الگوریتم مسیریابی
الگوریتم مسیریابی جزء مهمی است که اثر آن با مکاتبه بر NOC تأثیر می گذارد. محاسبه مسیریابی مسیر منتخب توسط بسته داده مشخص می شود که از منبع به مقصد هدایت می شود، یک دستور اولیه در NOC برای ساختن یک لایه شبکه است]17[. همانطور که مشخص شد گزینه های مسیریابی تعیین می شود، آن ممکن است منبع و توزیع مسیریابی را تحلیل کند. در مورد مسیریابی منبع، کل مسیر داده ها باید توسط گره منبع انتخاب شود، اگر چه در مسیر توزیع هر سوئیچ بسته داده ها را می گیرد و همچنین مسیر موثر برای بررسی داده ها انتخاب می شود. همانطور که نشان داده شد به چه شیوه ای مسیر برای ارسال بسته ها مشخص می شود، انتقال بسته های داده ها می تواند به صورت قطعی و یا چند منظوره مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.به همین ترتیب آن با توجه به تطبیق پذیری آنها مشخص خواهد شد، ظرفیت تحمل خطا، کنترل کننده متمرکز، جریان داده ها را در یک چارچوب و بانک در مقدار مقصد خود کنترل می کند. هنوز هم به طور کلی همه کاره، قطعی و غیرفعال نامیده می شود. الگوریتم مسیریابی قطعی مسیر مشابهی را بین زوج های هاب تعیین می کند، تعادل بار به طور انحصاری برای شرایط فعلی بیان شده ضعیف و به هر حال آنها معمولا به دلیل کاربرد ساده استفاده می شود. در الگوریتم مسیریابی فراموشکار مسیربسته با توجه به حالت سیستم حذف می شود. الگوریتم مسیریابی سازگار داده ها در مورد حالت سیستم(مثلا محدودیت خطوط برای دارایی و غیره) برای تصمیم گیری مسیریابی استفاده می شود. روتر کاملا طراحی شده باید مسیر همه کاره را به سمت برنامه داده بسته در کانال ترافیک کم هدایت کند. در مسیر انطباق، هر سوئیچ اطلاعات مسدودی از محتویات محله خود دارد. متریک کانال انسداد را می توان بر اساس تعداد کانال های مجازی آزاد، تقاضا برای خروجی روتر ایجاد کرد، تعداد بافر های آزاد، ترکیب این پارامترها هستند [17] [21]. در رابطه با تراکم داده، سوئیچ بسته داده ای را برای اهداف خود با کانال های کم تراکم برنامه می کنند [18]. چند تجزیه و تحلیل امکان پذیر است مانند الگوریتم مسیریابی تحمل پذیر خطا که قطعه های شکسته را در زمان بسته های مسیریابی داده با قدرت تشخیص می دهد. بیشتر، مسیریابی از طریق تنظیم مجدد بدون تغیرعمده از سرتاسر ارتباط شکسته برای استفاده پیشرفته یک نوع مسیر به جای مسیر شکسته صورت می گیرد. نمودار جریان الگوریتم در شکل نشان داده شده است.
روش شناسی
اکثر معماری گره NoC در یک جانمایی مبتنی بر مش 2D استفاده می شود. به طور کلی، بررسی های موثر منابع و روتر ها به راحتی می تواند در جانمایی مش تعریف شود. هر گره در این جانمایی دارای موقعیت مکانی در شکل مختصات X و Y است. [20] [17] [19]. X نشان دهنده موقعیت خود در ابعاد X است که در جهت افقی، y نشان دهنده موقعیت خود در ابعاد Y است که در جهت عمودی همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. برای اجرای آدرس منبع الگوریتم معمولی Sx) ، Sy (که کنتراست است و آدرس مقصد (Dx, Dy) بسته به خروجی همبستگی بسته های مسیر سوئیچ محاسباتی بستگی دارد که نقل مکان راس (Dx <Sx) را به سمت غرب تبدیل می کند، آن را به سمت شرق تا(Dx, Sx) هدایت می کند تا به طورمشخص معادل این اشتیاق به عنوان تراز افقی شناخته شود. در حال حاضر(Dy, Sy) روش مشابهی را تجربه می کند، اما در این صورت متوجه شدیم که (Dy> Sy) سپس بسته هدر به طرف شمال نقل مکان و سایر به سمت جنوب تا (Dy = = Sy) حرکت می کند.
مدل شبیه ساز
شبیه سازی با استفاده از کامپایلر GCC آنلاین برای محاسبه تاخیر متوسط برای اندازه شبکه متفاوت مانند 4x4، 8x8 و 16x16 در جانمایی مش انجام می شود. اندازه های شبکه فوق الذکر با استفاده از روش معمول مسیریابی XY و مسیریابی آگاه پیشنهادی توازن بار XY در این مقاله شبیه سازی می شود. میانگین زمان اخیر شبکه های وابسته با گره های متفاوت بررسی می شود. چرخه مناسب مبتنی بر A C++ در محرک تراشه شبکه برای ارزیابی عملکرد اندازه شبکه 16*16 استفاده می شود که با میزان متفاوت PIR تحت پاراترهای بعدی انتخاب می شود. شبیه سازی برای عمق بافر 4 و اندازه نقل مکان 64 بیت با آستانه DYAD 0.6 اجرا می شود. هر شبیه سازی در ابتدا برای 1000 چرخه و سپس 11000 چرخه برای هر شبیه سازی با تاخیر انتقال نقل مکان 1000 چرخه /تعداد اجرا می شود.
نتایج
ارزیابی عملکرد LBAR در مسیریابی XY
نتایج حاصل از اجرای الگوریتم مسیریابیXYدر قسمت مرکزی شبکه مقدار بیشتری از ترافیک و بار دارد که به شدت عملکرد کلی سیستم را کاهش می دهد. بار در شبکه رنگ سیاه مشخص می شود. باربیشتر در گره، رنگ مشکی تر می شود. توزیع بار از طریق شبکه به نتایج بهتر بر اساس تاخیر و ترافیک منجر خواهد شد. ترافیک در گره ها با نواحی گره های تاریکتر در شکل مشخص می شود[4] [5] [6].. شکل 4، 5، 6 بار و توزیع آن را در شبکه توصیف می کند.
نتیجه گیری
در این مقاله الگوریتم XY و LBAR متعارف را بررسی کردیم. ما تخفیف های تجاری مانند میانگین تاخیر، اندازه شبکه و بار در کل شبکه معماریNoC را برآورد کردیم. شبیه سازی های ما نشان داد که مسیریابی XY دارای بار بیشتری در مرکز شبکه می باشد. همچنین مشاهده شد که تاخیر و عملکرد شبکه در مورد الگوریتم مسیریابی سنتی XY کاهش می یابد. الگوریتم پیشنهادی LBAR نتایج خوبی از نظر میانگین تاخیر و عملکرد کلی سیستم با استفاده از روش تقسیم و حل نشان داد. بار در مرکز شبکه با تقسیم شبکه به یک چهارم و توزیع پهنای باند در میان گره کاهش می یابد.
کار آینده ما شامل اجرای الگوریتم ها با استفاده از انسداد در گره ها با اجرای پارامتر می باشد (الگوریتم مسیریابی آگاه مسیر) که باعث خراب شدن و قفه و قفل موثر در صورت شکستگی گره می شود. این مقدار زیادی از تفاوت در شرایط زمان و بار در کل سیستم را نشان می دهد.
این مقاله ISI در سال 2017 در نشریه IJPAM و در مجله بین المللی ریاضیات محض و کاربردی، توسط بخش ECE منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله روش شناسی مسیریابی XY برای معماری ناک در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
