Mapeamento e adaptação de rotas de comunicação em redes em chip - Moreno, Edson Ifarraguirre (2010)
A constante evolução das necessidades de mercado exige que sejam disponibilizados sistemas computacionais com poder de processamento cada vez maior. O aumento da frequência de operação e o paralelismo de instruções em microprocessadores não são mais suficientes para garantir a melhora do desempenho destes sistemas. Uma forma de garantir tal aumento no poder de processamento é o desenvolvimento de sistemas multiprocessados em um único chip (MPSoC), o que permite dividir os custos de computação de aplicações pelos elementos de processamento que o formam. É tendência que o número de elementos de processamento que compõe um MPSoC cresça com o avanço em direção a tecnologias submicrônicas. Para interconectar tais elementos de processamento são necessárias infraestruturas de comunicação mais eficientes do ponto de vista de características elétricas, facilidade de adoção em projetos e desempenho. Redes em chip (do inglês, Networks on Chip ou NoCs) são vistas como uma tendência neste processo. Assim como o aumento do desempenho da computação prevê-se também o aumento do desempenho da comunicação entre os elementos de processamento. Obviamente, NoCs podem sofrer com fenômenos de congestionamento, que degradam a qualidade das comunicações devido, por exemplo, ao aumento da latência de entrega de mensagens. O uso de algoritmos adaptativos em NoCs permite reduzir o congestionamento, mas decisões de adaptação são normalmente baseadas no estado instantâneo da rede e apenas no uso de informação local. O problema deste tipo de abordagem é a imprevisibilidade da latência de entrega de pacotes, visto que a rota a ser utilizada por um pacote depende do estado da rede e da regra adotada pelo algoritmo de roteamento. Adicionalmente, o desvio de uma rota considerada congestionada pode levar a outras com concentração de tráfego ainda maior. O presente trabalho propõe duas infraestruturas de comunicação que permitem maior previsibilidade, sendo assim úteis para melhor atender requisitos de comunicação de aplicações. Ambas as infraestruturas propostas empregam roteamento na origem. A primeira, denominada NoC Hermes- SR explora o mapeamento de rotas de comunicação realizado em tempo de projeto. Resultados iniciais mostram um ganho desta infraestrutura de comunicação quando comparada à NoC Hermes com roteamento determinístico XY, uma NoC sem mecanismos para reduzir congestionamentos. Na segunda infraestrutura de comunicação, chamada MoNoC (de NoC Monitorada), exploram-se recursos que contribuem para permitir adaptação de rotas, tais como interfaces de rede, monitores e sondas de rede. Resultados capturados para tal infraestrutura apresentaram reduções significativas de latência de aplicação. Em ambos os casos, a adoção de algoritmos de roteamento adaptativos quando utilizados como base para a definição de rotas permite contornar caminhos congestionados na rede aumentando a previsibilidade de latência de entrega de pacotes.