Exploração de comunicação fim-a-fim assíncrona através de uma NoC síncrona
Resumo
Atualmente Sistemas intra-Chip (System on-Chip - SoC) com um grande número de
núcleos vêm adotando Redes intra-Chip (Network on-Chip - NoC) como infraestrutura de comunicação
devido sua alta capacidade de escalabilidade. Nestes SoCs com dezenas de núcleos
a dificuldade de realizar a distribuição de um clock skew-free por toda a dimensão do chip é
elevada em tecnologias de fabricação atuais. Além disso, o consumo de energia dos transistores
não se manteve proporcional ao aumento da densidade de integração, decorrente de aperfeiçoamentos
na tecnologia de integração, e por consequência, hoje não é possível manter todos os
núcleos em funcionamento simultâneo e ainda manter-se dentro dos limites de consumo de energia,
a esse fenômeno foi dado o nome de Dark Silicon. Portanto, projetistas de hardware vêm
adotando um paradigma de desenvolvimento conhecido como globalmente assíncrono, localmente
síncrono (GALS). Cada núcleo possui seu próprio domínio de clock e para que ocorram
comunicações entre núcleos são necessárias sincronizações de forma a evitar metaestabilidade
dos dados. A NoC possui seu próprio domínio de clock, no qual as comunicações são estabelecidas
de forma síncrona. Com o intuito de reduzir o consumo de energia foi implementado
a técnica de realizar bypass sobre os buffers da NoC, desta forma, enquanto uma comunicação
ocorre os buffers podem ser desligados, pois não realizam armazenamentos temporários, foi
dado o nome de comunicação assíncrona para o protocolo que utiliza o bypass. A comunicação
assíncrona conecta diretamente o roteador transmissor até o receptor, desta forma os dados
inseridos na entrada do roteador pelo núcleo transmissor, são imediatamente transmitidos, na
velocidade de propagação da via, até o núcleo receptor, à essa característica damos o nome de
comunicação fim-a-fim. Os núcleos atendidos pela NoC possuem domínios de clock próprios,
o que faz com que seja necessário realizar sincronização entre os núcleos e a NoC. Uma técnica
amplamente utilizada é a de fila bissíncrona. Porém, o desempenho da comunicação assíncrona
combinado com a fila bissíncrona não foi satisfatório, criando um overhead de latência impeditivo.
Desta forma, optou-se por utiliza uma técnica de sincronização de borda, juntamente
com o desenvolvimento de uma fila circular assíncrona. Quando empregados juntos, é possível
alcançar reduções do consumo de energia (até 52%) sob um custo de latência (16% até 30%) e
área (21%) quando comparada a uma NoC referência.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: