Luận văn ThS: Cơ chế điều khiển truyền thông trong NoC tái cấu trúc

Luận văn thạc sĩ: Cơ chế điều khiển giao tiếp trong kiến trúc NoC tái cấu hình. Chuyên ngành Công nghệ Điện tử Viễn thông (60 52 02 03). Tải ngay!

Chuyên ngành

Electronics – Telecommunications Technology

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Master’s Thesis

2015

73
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

AUTHORSHIP

TABLE OF CONTENTS

List of Figures

List of Tables

List of Abbreviations

1. NETWORK-ON-CHIP

1.1. Basic components of a NoC

1.2. Quality of the service

1.3. Communication mechanism in NoC

1.3.1. Definition and classification

2. PROPOSED COMMUNICATION CONTROL MECHANISM IN RECONFIGURABLE NOCS ARCHITECTURES

2.1. Target reconfigurable NoC architectures

2.2. Proposed Communication control mechanism

2.3. Tracking and replacing routing information mechanism

3. ARCHITECTURE OF MODIFIED ROUTER AND NETWORK INTERFACE

3.1. Modified architecture for reconfigurable network router

4. VERIFICATION, IMPLEMENTATION AND EVALUATION

4.1. Verifying basic function of NI

4.2. Verifying the mechanism of tracking and replacing routing information

INTRODUCTION

CONCLUSIONS

Tóm tắt

I. Tổng Quan Luận Văn Cơ Chế Điều Khiển Trong NoC Tái Cấu Trúc

Luận văn này tập trung vào cơ chế điều khiển (CCM) trong kiến trúc NoC tái cấu trúc (RNoC). NoC (Network-on-Chip) nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn cho giao tiếp trong các SoC (System-on-Chip) lớn, giải quyết vấn đề nút cổ chai băng thông của kết nối bus dùng chung. Tuy nhiên, các kiến trúc NoC tiêu chuẩn dường như không đủ linh hoạt để hỗ trợ môi trường động, nơi đặc tính giao tiếp có thể thay đổi mạnh mẽ trong thời gian chạy. RNoC, với khả năng cấu hình lại phần cứng một cách linh hoạt, mang đến một giải pháp thay thế để giải quyết những thách thức hiện tại. Luận văn này nghiên cứu và đề xuất một CCM hiệu quả cho RNoC, nhằm đảm bảo giao tiếp không mất dữ liệu và giảm thiểu độ trễ gói tin. Nghiên cứu tập trung vào RNoC do phòng thí nghiệm SIS (Smart Integrated Systems) thuộc Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội phát triển. RNoC cung cấp một kiến trúc router có thể cấu hình lại đường dẫn định tuyến khi dữ liệu truyền tải gặp phải nút bị cấm. Tuy nhiên, quá trình cấu hình lại đường dẫn định tuyến này làm tăng độ trễ gói tin. Luận văn đề xuất một CCM kết hợp kiểm soát luồng từ nút đến nút (node-to-node flow control) và kiểm soát luồng đầu cuối (end-to-end flow control). Kiểm soát luồng từ nút đến nút đảm bảo giao tiếp không mất dữ liệu, trong khi kiểm soát luồng đầu cuối chịu trách nhiệm cập nhật CCM sau quá trình cấu hình lại. Phần chính của kiểm soát luồng đầu cuối là cơ chế theo dõi và thay thế thông tin định tuyến. Để thực hiện cơ chế này, kiến trúc RNoC và giao diện mạng (NI) được sửa đổi. Mô phỏng và xác minh hoạt động của CCM cho thấy CCM giúp giảm độ trễ từ 23,5% đến 50% trong độ trễ header-to-header, 0% đến 50% trong độ trễ tail-to-tail và 5,7% trong độ trễ packet-to-packet.

1.1. Kiến trúc NoC và vai trò của Cơ Chế Điều Khiển CCM

Kiến trúc NoC là một phương pháp kết nối các thành phần khác nhau trong một SoC (System-on-Chip) thông qua một mạng lưới hiệu quả, mô-đun và có khả năng mở rộng. CCM đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý luồng dữ liệu, tránh tắc nghẽn và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS). RNoC nổi bật với khả năng thích ứng với các thay đổi trong môi trường giao tiếp, cho phép cấu hình lại đường dẫn định tuyến để tránh các nút bị cấm hoặc tối ưu hóa hiệu suất. Tuy nhiên, quá trình cấu hình lại này có thể gây ra độ trễ, đòi hỏi một CCM thông minh để giảm thiểu tác động tiêu cực.

1.2. Thách thức và Yêu cầu đối với CCM trong RNoC

Trong RNoC, CCM phải đối mặt với những thách thức đặc biệt. Đầu tiên, nó phải đảm bảo giao tiếp không mất dữ liệu, ngay cả khi đường dẫn định tuyến thay đổi đột ngột. Thứ hai, nó phải giảm thiểu độ trễ do quá trình cấu hình lại gây ra. Thứ ba, nó phải thích ứng với các thay đổi trong cấu hình mạng một cách nhanh chóng và hiệu quả. Điều này đòi hỏi một CCM linh hoạt, thông minh và có khả năng theo dõi trạng thái mạng một cách chính xác.

II. Phân Tích Vấn Đề Tăng Độ Trễ trong NoC Tái Cấu Trúc RNoC

Vấn đề chính được giải quyết trong luận văn là sự gia tăng độ trễ gói tin do quá trình cấu hình lại đường dẫn định tuyến trong RNoC. Theo tài liệu gốc [2], RNoC có khả năng định tuyến lại dữ liệu khi đường dẫn hiện tại bị chặn bởi các nút bị cấm. Tuy nhiên, việc sử dụng cổng RM (Routing Modification) để định tuyến lại dữ liệu làm tăng thêm thời gian xử lý cho gói tin, đặc biệt là gói tin header. Trong trường hợp xấu nhất, khi tất cả các flit của một gói tin phải đi qua cổng RM, độ trễ có thể tăng lên đáng kể. Tình trạng này ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất mạng, làm giảm thông lượng và tăng độ trễ trung bình. Luận văn này xác định rõ sự cần thiết của một CCM mới để giảm thiểu tác động của việc cấu hình lại đến hiệu suất mạng.

2.1. Nguyên nhân chính gây tăng độ trễ trong RNoC

Nguyên nhân chính của việc tăng độ trễ trong RNoC sau khi cấu hình lại là do việc các gói tin phải đi qua cổng RM. Quá trình xử lý tại cổng RM để xác định đường dẫn định tuyến mới tốn thêm thời gian, làm chậm quá trình truyền tải. Ngoài ra, việc định tuyến lại có thể dẫn đến việc các gói tin phải đi qua nhiều router hơn, làm tăng thêm độ trễ tổng thể. Điều này đặc biệt nghiêm trọng trong các ứng dụng thời gian thực, nơi độ trễ thấp là một yêu cầu quan trọng.

2.2. Tác động của tăng độ trễ đến hiệu suất mạng NoC

Sự gia tăng độ trễ trong RNoC có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến hiệu suất mạng. Đầu tiên, nó làm giảm thông lượng, vì các gói tin mất nhiều thời gian hơn để đến đích. Thứ hai, nó làm tăng độ trễ trung bình, ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng. Thứ ba, nó có thể gây ra tắc nghẽn, vì các gói tin bị chặn lại và tích tụ tại các router. Tất cả những tác động này có thể làm giảm đáng kể hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

III. Đề Xuất Giải Pháp CCM Tích Hợp Cơ Chế Theo Dõi và Thay Thế

Để giải quyết vấn đề tăng độ trễ trong RNoC, luận văn đề xuất một CCM tích hợp cơ chế theo dõi và thay thế thông tin định tuyến. Cơ chế này hoạt động bằng cách theo dõi đường dẫn thực tế mà gói tin đã đi qua sau khi cấu hình lại và sau đó gửi thông tin này trở lại nút nguồn. Tại nút nguồn, thông tin định tuyến cũ được thay thế bằng thông tin mới, giúp các gói tin tiếp theo đi theo đường dẫn tối ưu mà không cần phải đi qua cổng RM. Cơ chế này bao gồm ba giai đoạn chính: theo dõi, xử lý và thay thế. Giai đoạn theo dõi được thực hiện bởi các router, giai đoạn xử lý được thực hiện bởi NI của nút đích và giai đoạn thay thế được thực hiện bởi NI của nút nguồn.

3.1. Cơ chế Theo Dõi Đường Dẫn trong Mạng NoC Tái Cấu Trúc

Trong giai đoạn theo dõi, mỗi router trên đường đi của gói tin sẽ ghi lại thông tin về đường dẫn thực tế mà gói tin đã đi qua. Thông tin này được lưu trữ trong một flit đặc biệt (tail flit) được thêm vào cuối gói tin. Nếu gói tin đi qua cổng RM, một bit đánh dấu (Reconfiguration-mark) sẽ được bật lên trong header flit. Thông tin này sau đó sẽ được sử dụng bởi nút đích để xác định xem có cần phải cập nhật thông tin định tuyến hay không. Quá trình theo dõi đảm bảo thông tin định tuyến mới được thu thập một cách chính xác và đầy đủ.

3.2. Xử Lý và Đóng Gói Thông Tin Định Tuyến Mới trong NoC

Tại nút đích, NI sẽ kiểm tra bit đánh dấu Reconfiguration-mark trong header flit. Nếu bit này được bật, NI sẽ trích xuất thông tin đường dẫn từ tail flit và xử lý nó để tạo ra thông tin định tuyến mới. Thông tin này sau đó sẽ được đóng gói vào một gói tin đặc biệt (Updating-packet) và gửi trở lại nút nguồn. Gói tin Updating-packet này sẽ có một bit đánh dấu (Update-mark) trong header để phân biệt với các gói tin dữ liệu thông thường.

3.3. Thay Thế Thông Tin Định Tuyến Cũ bằng Thông Tin Mới

Khi nút nguồn nhận được gói tin Updating-packet, NI sẽ kiểm tra bit Update-mark trong header. Nếu bit này được bật, NI sẽ trích xuất thông tin định tuyến mới từ gói tin và sử dụng nó để cập nhật bảng định tuyến. Sau khi bảng định tuyến được cập nhật, các gói tin tiếp theo sẽ đi theo đường dẫn tối ưu mà không cần phải đi qua cổng RM, giảm thiểu độ trễ.

IV. Thiết Kế Kiến Trúc Router và NI Hỗ Trợ CCM Mới Hiệu Quả

Để thực hiện CCM đề xuất, luận văn trình bày chi tiết thiết kế kiến trúc của router và NI. Router được sửa đổi để hỗ trợ cơ chế theo dõi đường dẫn, trong khi NI được thiết kế để thực hiện giai đoạn xử lý và thay thế. Các sửa đổi đối với router bao gồm việc thêm các multiplexer và XOR gate vào các cổng đầu vào để cho phép ghi lại thông tin đường dẫn vào tail flit. NI được thiết kế với các module như c2r_buffer, c2r_controller, de_flitizer, routing_table, updating_path, r2c_buffer, r2c_controller và flitizer để thực hiện các chức năng cần thiết.

4.1. Sửa đổi Router để Hỗ trợ Theo Dõi Đường Dẫn

Việc sửa đổi router tập trung vào việc thêm các multiplexer và XOR gate vào các cổng đầu vào (ngoại trừ cổng cục bộ) để cho phép ghi lại thông tin về hướng đi của gói tin vào tail flit. Khi router nhận được tail flit, nó sẽ ghi lại hướng đi của gói tin vào tail flit và sau đó chuyển nó đến router tiếp theo. Các thay đổi này là nhỏ và không gây ra nhiều overhead về diện tích và công suất.

4.2. Thiết kế NI để Xử lý và Thay thế Thông tin Định tuyến

Thiết kế NI bao gồm nhiều module khác nhau để thực hiện các chức năng cần thiết. Module c2r_buffer và r2c_buffer là các FIFO được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. Module c2r_controller và r2c_controller điều khiển luồng dữ liệu giữa core và router. Module flitizer và de_flitizer được sử dụng để đóng gói và giải nén dữ liệu. Module routing_table lưu trữ thông tin định tuyến. Module updating_path được sử dụng để cập nhật bảng định tuyến khi nhận được gói tin Updating-packet.

V. Đánh Giá Hiệu Năng Giảm Độ Trễ Nhờ CCM Mới Trong RNoC

Hiệu năng của CCM đề xuất được đánh giá thông qua mô phỏng sử dụng ngôn ngữ VHDL. Các kết quả mô phỏng cho thấy CCM giúp giảm đáng kể độ trễ gói tin. Cụ thể, độ trễ header-to-header giảm từ 23,5% đến 50%, độ trễ tail-to-tail giảm từ 0% đến 50% và độ trễ packet-to-packet giảm 5,7%. Các kết quả này chứng minh rằng CCM đề xuất là hiệu quả trong việc giảm thiểu tác động của việc cấu hình lại đến hiệu suất mạng. Ngoài ra, NI được tổng hợp bằng công cụ Xilinx và cho thấy có thể hoạt động ở tần số tối đa 294MHz.

5.1. Phương pháp mô phỏng và các thông số đánh giá hiệu năng

Mô phỏng được thực hiện bằng ngôn ngữ VHDL và sử dụng công cụ Xilinx. Các thông số đánh giá hiệu năng bao gồm độ trễ header-to-header, độ trễ tail-to-tail và độ trễ packet-to-packet. Các thông số này được đo lường trong các tình huống khác nhau, bao gồm cả khi đường dẫn định tuyến bị cấu hình lại.

5.2. Kết quả mô phỏng và phân tích giảm độ trễ của CCM

Kết quả mô phỏng cho thấy CCM đề xuất giúp giảm đáng kể độ trễ gói tin. Điều này là do CCM cho phép các gói tin đi theo đường dẫn tối ưu mà không cần phải đi qua cổng RM. Việc giảm độ trễ này giúp cải thiện hiệu suất mạng và làm cho RNoC trở nên phù hợp hơn cho các ứng dụng thời gian thực.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Cơ Chế Điều Khiển NoC Tương Lai

Luận văn đã trình bày một CCM hiệu quả cho RNoC, giúp giảm thiểu tác động của việc cấu hình lại đến hiệu suất mạng. CCM tích hợp cơ chế theo dõi và thay thế thông tin định tuyến, cho phép các gói tin đi theo đường dẫn tối ưu. Các kết quả mô phỏng chứng minh tính hiệu quả của CCM đề xuất. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc nghiên cứu các cơ chế CCM thích ứng hơn, có khả năng tự động điều chỉnh để đáp ứng với các thay đổi trong môi trường mạng. Cũng có thể nghiên cứu việc tích hợp các thuật toán học máy để cải thiện khả năng dự đoán và phản ứng của CCM.

6.1. Tóm tắt các đóng góp chính của luận văn NoC

Luận văn đã đóng góp vào lĩnh vực NoC bằng cách đề xuất một CCM hiệu quả cho RNoC, thiết kế kiến trúc router và NI hỗ trợ CCM, và đánh giá hiệu năng của CCM thông qua mô phỏng.

6.2. Hướng phát triển tiếp theo cho nghiên cứu NoC tương lai

Hướng phát triển tiếp theo có thể bao gồm việc nghiên cứu các cơ chế CCM thích ứng hơn, tích hợp các thuật toán học máy và nghiên cứu các kiến trúc NoC mới có khả năng tự cấu hình và tối ưu hóa hiệu suất một cách tự động.

24/09/2025
Luận văn thạc sĩ communication control mechanism in reconfiguration network on chip architectures luận văn ths công nghệ điện tử viễn thông 60 52 02 03

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HANOI UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY THI-THUY NGUYEN COMMUNICATION CONTROL MECHANISM IN RECONFIGURABLE NETWORK-ON-CHIPS ARCHITECTURES MASTER’S THESIS OF ELECTRONICS – TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY Hanoi - 2015 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HANOI UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY THI-THUY NGUYEN COMMUNICATION CONTROL MECHANISM IN RECONFIGURABLE NETWORK-ON-CHIPS ARCHITECTURES Branch: Electronics – Telecommunications Technology Major: Electronics Engineering Code: 60520203 MASTER’S THESIS OF ELECTRONICS – TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY Supervisor: Assoc. Xuan-Tu Tran Hanoi - 2015 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 AUTHORSHIP “I hereby declare that the work contained in this thesis is of my own and has not been previously submitted for a degree or diploma at this or any other higher education institution. To the best of my knowledge and belief, the thesis contains no materials previously published or written by another person except where due reference or acknowledgement is made.” Signature:……………………………………………… TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2 TABLE OF CONTENTS AUTHORSHIP. 1 TABLE OF CONTENTS.

2 List of Figures. 5 List of Tables. 8 List of Abbreviations. 12 NETWORK-ON-CHIP.

Basic components of a NoC. Quality of the service. Communication mechanism in NoC. Definition and classification.

30 PROPOSED COMMUNICATION CONTROL MECHANISM IN RECONFIGURABLE NOCS ARCHITECTURES. Target reconfigurable NoC architectures. 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Proposed Communication control mechanism.

Tracking and replacing routing information mechanism. 41 ARCHITECTURE OF MODIFIED ROUTER AND NETWORK INTERFACE. Modified architecture for reconfigurable network router. 54 VERIFICATION, IMPLEMENTATION AND EVALUATION.

Verifying basic function of NI. Verifying the mechanism of tracking and replacing routing information. 68 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5 List of Figures Figure 1-1: An example architecture of a 2D mesh.

13 Figure 1-2: Popular NoC topologies: (a) ring and chordal ring; (b) fat-tree; butterfly fat-tree; (d) 2D-mesh; (e) 2D-torus; (f) 2D folded torus [5]. 14 Figure 1-3: Three frequent routing modes of NoC: (a) Store And Forward; (b) Virtual Cut Though; (c) Wormhole [5]. 16 Figure 1-4: Four popular buffering strategies of NoC: (a) Input queuing;(b) Output queuing;(c) Virtual output queuing;(d)Virtual channel priority input queuing [5]. 18 Figure 1-5: Deadlock example [5].

20 Figure 1-6: Separated buffer virtual channels are used to solve the deadlock problem. The data of one VC can use the physical link when the others one in the same port is stalled[4]. 20 Figure 1-7: An example of livelock. The ouside routers can’t reach the inside once because they are in deadlock [5].

21 Figure 1-8: The classification of NOC’s flow cotrol mechanisms. 22 Figure 1-9: Connection implementation of end-to-end flow control [13]. 24 Figure 1-10: NoC architecture with injection level flow control strategy [14]. 25 Figure 1-11: Router architecture [15].

26 Figure 1-12: Proposed idea of T-error [12]. 27 Figure 1-13: Logic level of T-error [12]. 27 Figure 2-1: RNOC router architecture [2]. 32 Figure 2-3: The prohibited router appears just before or just after the corner of the routing path [2].

33 Figure 2-4: Block diagram of proposed communicaiton mechanism. 34 Figure 2-5: Router-to-router/NI interface and send/accept protocol [23]. 35 Figure 2-6: A flow diagram of the tracking and replacing routing information mechansim. 37 Figure 2-7: Structure of header flit.

38 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 Figure 2-8: Structue of body flit of a normal packet. 39 Figure 2-9: A structue of body flit of a special packet. 39 Figure 2-10: A structue of tail flit. 39 Figure 3-1: Micro-architecture of INPUT PORT of RNOC’s router [2].

42 Figure 3-2: Modifying the VC_Demux of the North input port. 43 Figure 3-3: Modifying the VC_Demux of the East input port. 44 Figure 3-4: Modifying the VC_Demux of the South input port. 44 Figure 3-5: Modifying the VC_Demux of the West input port.

44 Figure 3-6 : A architecture of NI. 45 Figure 3-7: C2R_buffer module. 46 Figure 3-8: C2R_controller module. 47 Figure 3-9: Flitizer module.

48 Figure 3-10: Routing table module. 49 Figure 3-11: Updating path module. 50 Figure 3-12: R2C_Buffer module. 51 Figure 3-13: R2C_controller module.

52 Figure 3-14: De_flitizer module. 53 Figure 4-1 Testbench model. 55 Figure 4-2: Test case 1. 56 Figure 4-3: Simulation for tracking phase and processing phase in test case 1.

57 Figure 4-4: Simulation for replacing phase in test case 1. 57 Figure 4-5: Test case 2. 58 Figure 4-6 Simulation for tracking phase and processing phase in test case 2. 59 Figure 4-7: Simulation for replacing phase in test case 2.

59 Figure 4-8: Test case 3. 60 Figure 4-9: Simulation for tracking phase and processing phase in test case 3. 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 7 Figure 4-10: Simulation for replacing phase in test case 3. 61 Figure 4-11: Timing information.

62 Figure 4-12: ASIC & VLSI design flow [24]. 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 8 List of Tables Table 2-1: Function and code for each type of flits. 38 Table 3-1: Codes for directions. 43 Table 3-2: Code for VC_Demux of each input port.

43 Table 3-3: Pin desciption of C2R_buffer module. 46 Table 3-4: Pin desciption of R2c_buffer module. 51 Table 4-1: Routing informaton in test case 1. 57 Table 4-2: Routing information in test case 2.

58 Table 4-3: Rouiting information in test case 3. 60 Table 4-4: Device Utilization Sumary (estimated values). 61 Table 4-5: Delay information. 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 9 List of Abbreviations ASIC Application-Specific Integrated Circuit CCM Communication Control Mechanism FIFO First In First Out FPGA Field Programmable Gate Array IP Intellectual Property NoC Network on Chip QoS Quality of Service SAF Store -And-Forward SoC System on Chip VC Virtual Channel VCPIQ Virtual Channel Priority Queuing VCT Virtual Cut Through VHDL VHSIC Hardware Description Language VHSIC Very High Speed Integrated Circuit VOQ Virtual Output Queuing WH Wormhole TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 INTRODUCTION To meet the quickly increasing in demand of applications, more and more computing resources such as Central Processing Units, Digital Signal Processors, and particular Intellectual Property (IP) cores are added into a System-on-Chip (SoC).

Therefore, interconnection between these computing resources become a big challenge in SoC. Network-on-Chip (NoC) have recently emerged as a promising solution for communication in large SoCs. The NoC architecture provides a new method for connecting of different IP-cores through an effective, modular, and scalable network [1]. However, standard NoCs architectures seem not flexible enough to support dynamic environment where communication characteristics can strongly changing at run-time.

A new NoC design methodology called reconfigurable NoCs emerges an alternative solution to tackle current challenges. Reconfigurable NoCs have the ability to provide adaptive communication infrastructures and the flexible network protocols [1].Thanks to dynamically reconfiguring hardware ability, reconfigurable NoCs allow many hardware tasks to be mapped onto the same hardware platform. There are several proposed reconfigurable NoCs, and each architecture has a different method to make NoC reconfigurable. Depending on the characteristic and features of each reconfigurable NoC, communication infrastructures and communication protocol change adaptively after the reconfiguring process.

As be a part of the communication protocol, the communication control mechanisms (CCM) also need to be updated with a new environment to ensure the correct operation as well as the communication performance of the network. The RNoC [2] is a reconfigurable NoC platform developed at the key laboratory for Smart Integrated Systems (SIS lab), VNU University of Engineering and Technology. It provides a router architecture which can reconfigure the routing path when the being transmitted data face to prohibited node (i. However, the routing path reconfiguration process leads to an increase in packet delay.

In the other words, the process of reconfiguration lengthens the period the packet occupy communication resources and thus affect to network traffic. Therefore, we will propose a CCM for the RNoC platform to guarantee the lossless communication as well as reduce the packet delay of the network. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 In our CCM, both the node-to-node flow control and the end-to-end flow control are used to reach the target. While the node-to-node flow control ensures the lossless communication of RNoC, the end-to-end flow control is responsible for updating the CCM after reconfiguration process.

The main part of our end-to-end flow control is the tracking and replacing information mechanism. To implement our tracking and replacing information mechanism, the RNoC architecture will be modified to support the tracking phase while NI architecture is designed to implement the processing phase, replacing phase. Our NI design is modeled by using VHDL language. Then our NIs are plugged into a 4×4 mesh modified RNoC platform for simulating and verifying the operation of our CCM.

The simulation results show that our CCM helps NoC decrease about 23.5% to 50% in header-to-header delay, 0% to 50% in tail-to-tail delay and 5.7% in packet-to-packet delay. After the verification process, our NI architecture is synthesized to kit Virtex5 XC5VLX330 -2ff1760 using tools of Xilinx. The result of synthesis process gives that our design can operate at a maximum frequency of 294MHz. The thesis is organized into four chapters, the Introduction section and Conclusion section.

Chapter 1 will give an overview of the NoC and its basic concepts. Besides, the communication mechanism in NoC and reconfigurable NoCs are also reviewed in this chapter. Chapter 2 is about our proposed communication control mechanism for reconfigurable NoC architectures. Then, the modified architecture of RNoC router and our NI design are described in Chapter 3.

In Chapter 4, the method to simulate and verify our design will be explained. The implementation results and the evaluation are also given in chapter 4. Finally, conclusions section will summarize the work presented and give the future work which far related. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 NETWORK-ON-CHIP In this chapter, we will address on basic concepts of network-on-chip (NoC) paradigm.

Then the communication control mechanism will also be presented. Finally, some previous works will be reviewed and discussed to provide the state of the art of the research topic. Basic concepts Network on chip (NoC) is emerging as a revolutionary methodology in solving the bandwidth bottleneck of shared bus interconnection.In this section, to give a good overview of NoC, we will introduce main concepts of NoC paradigm. The network topology, communication mechanisms, routing modes, buffering strategies, routing algorithms, quality of service, flow control and data blocking are explained and analyzed.

After that, the state of the art about NoC will give the investigating trend which the topic of this thesis is clearer. Basic components of a NoC There are three fundamental components in a Network-on-chip: Routers, Network Interface (NI) or Network Adapter (NA) and links [3]. In NoC, routers connect to each other through links with a specific topology. An example architecture of a 2D mesh NoC example is shown in Figure 1-1.

Each router can communicate with an IP- core through a NI. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 13 Figure 1-1: An example architecture of a 2D mesh.  Links: A communication link is a set of wires. The function of links is physically connecting routers in the network and actually implementing the communication [3].

 Router: the main function of a router is routing data from source to destination according to chosen protocol and routing strategy [4]. Architecture of router depend on many factors such as communication protocol, routing mode, routing algorithm, …  Network Interface (or Network Adapter): As each IP-core may have a distinct interface protocol with respect to the network, NoCs must include NIs which makes the logic connection between IP-cores and the routers [3]. Network topology Network topology of NoC defines how the network routers are interconnected by channels and is usually modeled by a graph [5]. There are many topologies can be used to implement NoC, and each of them owns advantages and drawbacks.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ