موضوع مقاله: Energy-efficient Hybrid Optical-Electronic Network-on-Chip for Future Many-core Processors

چکیده:

The increasing number of cores in future chip multiprocessors places a heightened emphasis on the energy-efficiency of the on-chip communications infrastructure Traditional packet-switched electronic network-on-chip (NoC has low energy-efficiency in transmitting long-distance packets By providing high-bandwidth, low-latency chip-wide communication, optical interconnects can be a promising candidate for future NoC architectures. However, laser source and optical-electronic modems in optical network-on-chip (ONoC) introduce considerably high static energy, which is mostly wasted if the traffic load is low. In this paper, we propose a novel energy-efficient Hybrid Optical-Electronic NoC named HEON, which consists of an electronic buffer-bypassed mesh subnetwork and some bus-based optical channels. The optical channels, which dispose long-distance traffic to improve performance, are managed through a novel priority token scheme, in which the optical components can be dynamically turned on and off to save energy according to the traffic load Experiment results show that HEON can improve energy-efficiency by 47.4 % and 38.1 %, compared with the electronic NoC and a state-of-art bus-based ONoC respectively.

دلیل افزایش علاقه به شبکه بر روی تراشه را می توان با نگاه کردن به تحول تکنولوژی مدارهای مجتمع و نیاز روزافزون به سیستم های الکترونیکی پیدا کرد. ریزپردازنده های مجتمع در حقیقت نقش اساسی در تحول تکنولوژی کامپیوتر دارند. اگرچه تلاش بسیاری برای کامل شدن آن شده است، امروزه به عنوان یک موضوع ساده برای ما مطرح می شود. ریزپردازنده ها درگیر ارتباط بین ماشین های محاسباتی و حافظه های لایه بندی شده سیستم هستند که این ارتباط به کمک گذرگاهها برقرار می شود. از طرفی مدارهایی با کاربرد تک منظوره طراحی شدند که نیاز به یک پردازنده ی عملیاتی واحد داشتند، به همین دلیل نیاز به برقراری ارتباط بر رو تراشه احساس شد.در همین حال با کاهش حجم پردازنده ها، عدم تعادل بین بین تاخیر گیتها و تاخیر سیم ها بر روی چیپ ایجاد شد. به همین دلیل امروزه ارتباطات روی چیپ یکی از مهمترین عامل ها برای افزایش کارایی سیستم است. یکی از راه حلهای ارائه شده در زمینه ی ارتباط روی چیپ، استفاده از تکنولوژی شبکه بر روی تراشه است، که مشکلات ارتباطات را تا حد زیادی حل می کند.شبکه درون تراشه ای یا شبکه درون یک تراشه (ناک (NOC یا NoC)) یک زیرسیستم ارتباطی درون یک مدار مجتمع (که به طور معمول یک "تراشه" نامیده می شود) است که نوعاً ارتباط بین هسته های IP در یک سیستم درون یک تراشه (ساک SoC) را فراهم می سازد. ناک ها می توانند دامنه های ساعت همزمان و ناهمزمان را پوشش دهند یا منطق ناهمزمان بدون ساعت را استفاده کنند. تکنولوژی ناک تئوری شبکه و روشهای ارتباط درون تراشه ای را به کار می برد و پیشرفتهای قابل توجه ای را نسبت به اتصالات بر پایه گذرگاه و کراسبار (crossbar) اولیه به همراه می آورد. ناک مقیاس پذیری ساک ها را بهبود می دهد و استفاده از انرژی در ساک های پیچیده را نسبت به طرح های دیگر بهینه می سازد.