[논문 리뷰] Floorplanning and topology generation for application-specific network-on-chip

Bei Yu, Sheqin Dong외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 18.

Interconnection Networks and Systems참고 문헌 15인용 수 42

한 줄 요약

이 논문은 응용 분야에 특화된 네트워크온칩 (NoC) 토폴로지 생성을 위한 이단계 프레임워크를 제안한다: 먼저, 구성 요소 배치를 최적화하는 파artition 기반 플로어플래닝이 이루어지고, 그 다음 하이브리드 휠러스틱 및 최소비용 최대유량 접근법을 사용하여 스위치와 네트워크 인터페이스를 삽입하면서 경로 할당을 통해 전력 소비를 최소화한다. 실험 평가에서 이 방법은 뚜렷한 전력 절감 효과를 보였다.

ABSTRACT

Network-on-Chip(NoC) architectures have been proposed as a promising alternative to classical bus-based communication architectures. In this paper, we propose a two phases framework to solve application-specific NoCs topology generation problem. At floorplanning phase, we carry out partition driven floorplanning. At post-floorplanning phase, a heuristic method and a min-cost max-flow algorithm is used to insert switches and network interfaces. Finally, we allocate paths to minimize power consumption. The experimental results show our algorithm is effective for power saving.

연구 동기 및 목표

• 복잡한 시스템온칩 아키텍처를 위한 전력 효율적이고 응용 분야에 특화된 NoC 토폴로지 설계의 과제를 해결한다.
• 스위치 배치와 통신 경로 할당 최적화를 통해 NoC 설계의 전력 소비를 감소시킨다.
• 플로어플래닝을 토폴로지 합성과 통합하여 NoC 설계 프로세스에서 면적 및 전력 효율성을 향상시킨다.
• 특정 응용 워크로드에 맞게 맞춤형 NoC 토폴로지를 효과적이고 확장 가능한 방법으로 생성하는 것을 개발한다.

제안 방법

• 통신 패턴에 기반하여 기능 모듈을 그룹화하는 파artition 기반 플로어플래닝을 적용하여 모듈 간 통신 오버헤드를 감소시킨다.
• 플로어플래닝 이후 단계에서 최적의 스위치 삽입 지점을 결정하기 위해 휠러스틱 방법을 사용하여 연결성 향상과 지연 감소를 도모한다.
• 전력 최소화를 목표로 하여 네트워크 인터페이스 및 스위치 배치 문제를 모델링하고 해결하기 위해 최소비용 최대유량 알고리즘을 활용한다.
• 최소비용 최대유량 해법을 사용하여 통신 경로를 할당하여 구성 요소 간 저전력 데이터 전송을 보장한다.
• 경로 할당을 스위치 및 네트워크 인터페이스 배치와 통합하여 총 전력 소비를 공동으로 최소화한다.
• 통합된 프레임워크에서 플로어플래닝과 토폴로지 합성을 결합하여 최종 토폴로지가 루팅 가능하고 전력 효율적이도록 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 플로어플래닝을 어떻게 효과적으로 NoC 토폴로지 생성과 통합하여 전력 효율성을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 스위치 및 네트워크 인터페이스 배치가 전체 NoC 전력 소비에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 휠러스틱 방법과 최소비용 최대유량 알고리즘의 조합이 저전력 NoC 토폴로지를 효과적으로 생성할 수 있는가?
• RQ4 제안된 이단계 접근법은 기존의 NoC 설계 프로세스에 비해 전력 및 면적 효율성 측면에서 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 제안된 이단계 프레임워크는 응용 분야에 특화된 NoC 설계에서 전력 소비를 효과적으로 감소시킨다.
• 파artition 기반 플로어플래닝과 토폴로지 합성의 통합은 통신 효율성을 향상시키고 모듈 간 지연을 감소시킨다.
• 최소비용 최대유량을 사용한 스위치 및 인터페이스 배치는 최소 에너지 비용으로 최적의 경로 할당을 가능하게 한다.
• 실험 결과는 기준 대비 방법이 뚜렷한 전력 절감 효과를 달성함을 확인한다.