[논문 리뷰] Heuristics for Routing and Spiral Run-time Task Mapping in NoC-based Heterogeneous MPSOCs

Mohammed Kamel Benhaoua, Abbou El Hassen Benyamina외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 19.

Interconnection Networks and Systems참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 NoC 기반 이종형 MPSoC에서 통신 오버헤드를 최소화하기 위해 관련 작업들을 나선형 패턴으로 그룹화하는 스파イラル 동적 작업 매핑 히우리즘을 제안한다. 수정된 Dijkstra 라우팅 알고리즘과 결합하여, 8x8 NoC 플랫폼에서 최신 상태의 런타임 매핑 히우리즘에 비해 총 실행 시간과 에너지 소비를 감소시킨다.

ABSTRACT

This paper describes a new Spiral Dynamic Task Mapping heuristic for mapping applications onto NoC-based Heterogeneous MPSoC. The heuristic proposed in this paper attempts to map the tasks of an applications that are most related to each other in spiral manner and to find the best possible path load that minimizes the communication overhead. In this context, we have realized a simulation environment for experimental evaluations to map applications with varying number of tasks onto an 8x8 NoC-based Heterogeneous MPSoCs platform, we demonstrate that the new mapping heuristics with the new modified dijkstra routing algorithm proposed are capable of reducing the total execution time and energy consumption of applications when compared to state-of the-art run-time mapping heuristics reported in the literature.

연구 동기 및 목표

• 런타임 작업 매핑 중 NoC 기반 이종형 MPSoC에서 높은 통신 오버헤드를 해결하기 위해.
• 상호작용 작업 간 지연 시간을 최소화하여 애플리케이션 성능을 향상시키기 위해.
• 효율적인 작업 배치와 라우팅을 통해 에너지 소비를 감소시키기 위해.
• 워크로드 변화에 동적으로 대응할 수 있는 런타임 히우리즘을 개발하기 위해.
• 기존 최신 기술의 매핑 전략과 비교하여 제안된 히우리즘을 평가하기 위해.

제안 방법

• 스파イラル 동적 작업 매핑 히우리즘은 작업 간 통신 유사도를 기반으로 하여, NoC 메쉬의 중심점 주변에 나선형 패턴으로 작업을 배열한다.
• 경로 선택에는 수정된 Dijkstra 알고리즘이 사용되며, 저혼잡도 및 저지연 경로를 우선순위로 한다.
• 히우리즘은 작업 간 관계를 평가하고 데이터 전송 거리를 줄이기 위해 인접하거나 근접한 처리 요소에 작업을 할당한다.
• 8x8 NoC 기반 이종형 MPSoC 플랫폼에서의 매핑 평가를 위해 시뮬레이션 환경을 구현하였다.
• 현재 워크로드와 통신 패턴에 기반해 런타임 중에 작업을 동적으로 재매핑하는 방식을 취한다.
• 호프 수를 줄이고 네트워크 전반에 걸쳐 부하를 균형 있게 분배함으로써 통신 오버헤드를 최소화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NoC 기반 이종형 MPSoC에서 작업 매핑을 어떻게 최적화하여 통신 오버헤드를 줄일 수 있는가?
• RQ2 나선형 기반 작업 배치 전략이 성능과 에너지 효율성을 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 제안된 히우리즘은 기존 런타임 매핑 히우리즘과 비교해 실행 시간과 에너지 소비 측면에서 어떻게 다른가?
• RQ4 수정된 Dijkstra 라우팅 알고리즘이 경로 선택과 부하 균형 조절에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 실시간 워크로드에서 동적 작업 매핑이 상호작용 작업 간 지연 시간을 얼마나 줄이는가?

주요 결과

• 제안된 스파イラル 동적 작업 매핑 히우리즘은 최신 기술의 런타임 매핑 히우리즘에 비해 총 실행 시간을 크게 감소시킨다.
• 상호작용 작업 간 거리가 최소화되고 라우팅이 최적화됨에 따라 에너지 소비가 감소한다.
• 수정된 Dijkstra 알고리즘이 NoC 내에서 더 나은 부하 균형 조절과 낮은 경로 지연을 기여한다.
• 시뮬레이션 결과는 작업 수가 다양한 애플리케이션에서 일관된 성능 향상을 보여준다.
• 나선형 매핑 방식은 통신 집약적인 작업들을 효과적으로 그룹화하여 전반적인 네트워크 경쟁을 줄인다.
• 8x8 NoC 플랫폼에서 제안된 히우리즘은 실행 시간과 에너지 효율성 측면에서 기존 방법을 모두 능가한다.