140- پروژه آماده: بررسی شبکه بر روی چیپ یا تراشه – 61 صفحه فايل ورد (word)

فهرست مطالب

عنوان  صفحه

فهرست جدول‌ها ‌ه

فهرست شكل‌‌ها ‌و

فصل 1-       شبکه روی تراشه پویا 7

1-1-   مقدمه  7

1-2-   مکانیزمهاي ارتباطی درون تراشه سنتی   8

فصل 2–       شبکه روي تراشه  10

2-1-   مقدمه  10

2-2-   معرفی شبکه بر روي تراشه  12

2-3-   چرا شبکه روي تراشه؟  17

2-4-   اهمیت NoC  19

2-5-   روند تکنولوژي   20

2-6-   مشخصات متمایز کننده NoC  22

2-7-   ویژگی هاي اساسی شبکه هاي روي تراشه  23

2-7-1-          همبندي   23

2-7-2-          الگوریتم مسیریابی   23

2-7-3-          روش هاي راهگزینی   26

2-8-   لایه بندي شبکه بر روي تراشه  31

2-9-   معماري روي تراشه  34

فصل 3–       طراحی اجزاي شبکه روي تراشه  37

3-1-   طراحی سوییچ   37

3-2-   طراحی پیوند 39

3-3-   طراحی واسط شبکه 40

3-4-   معرفی چند الگوریتم مسیریابی   40

3-5-   الگوریتم هاي مسیریابی وفقی جزیی Torus 46

3-6-   . الگوریتم EFM   47

3-7-   الگوریتم مسیریابی SLM   49

3-8-   الگوریتم مسیریابی  SNWE  50

3-9-   الگوریتم هاي مسیریابی پیشنهادي Torus 52

فصل 4-       كنترل و نظارت متمركز در شبكه روي تراشه  55

4-1-   كنترل و نظارت متمركز در شبكه روي تراشه  55

4-2-   ساختار كلي شبكه كنترل و نظارت   56

4-3-   مسيرهاي ارتباطي در شبكه كنترل و نظارت   57

4-4-   سوئيچ شبكه روي تراشه با قابليت پشتيباني از شبكه كنترل و نظارت   59

4-5-   نحوه ارسال و دريافت اطلاعات   60

منابع و مراجع  61

فهرست شكل‌‌ها

عنوان    صفحه

شکل ‏2 1: شبکه روي تراشه و سیستم روي تراشه            11

شکل ‏2 2: ساختار کلی شبکه روي تراشه 16

شکل ‏3 1سوییچ            38

شکل ‏3 2الگوریتم XY    42

شکل ‏3 3 الگوریتم WFM         43

شکل ‏3 4: الگوریتم NLM          44

شکل ‏3 6الگوریتم NFM            46

شکل ‏3 7Torus           46

شکل ‏3 8الگوریتم EFM 48

شکل ‏3 9الگوریتم SLM 49

شکل ‏3 10الگوریتم SNWE       51

شکل ‏3 11الگوریتم XY  برای Torus      53

شکل ‏4 1: ساختار كلي طرح كنترل و نظارت متمركز        55

شکل ‏4 2: ساختار طرح ارائه شده براي دو سوئيچ همسايه 57

شکل ‏4 3: نمايي از ساختار سوئيچ و تغييرات انجام شده در آن      58

شکل ‏4 4: روش ارسال اطلاعات كنترلي و دريافت اطلاعات اندازهگيري شده و آماري          59

فصل 1-           شبکه روی تراشه پویا 1-1-         مقدمه

طبق پیشبینی هاي انجام شده با پیشرفت روافزون تکنولوژي ساخت مدارات مجتمع، تعداد هسته هاي پردازشی در چند پردازنده هاي روي تراشه به 1000 هسته در سال 2020 و تعداد اجزاي پردازشی و ذخیره سازي در سیستم هاي روي تراشه نیز به 300 واحد در سال 2015 خواهد رسید. از سوي دیگر، قابلیت ها و پیچیدگی برنامه هاي کاربردي به سرعت در حال افزایش است. به همین دلیل شاهد افزایش حجم و پیچیدگی الگوهاي ارتباطی درون تراشه هستیم. عدم مقیاس پذیري و محدودیت پهناي باند گذرگاههاي سنتی و نیز سربار مساحت و زمان طراحی بسیار زیاد اتصالات اختصاصی نقطه به نقطه سبب به کار گیري مفهومی به نام شبکه هاي روي تراشه شده است. این مفهوم در سال 1999 مطرح شد.

در ساختار شبکه روي تراشه باید چند مورد را مورد توجه قرار داد. تاخیر پیام و بروندهی از عواملی هستند که روي کارایی شبکه تاثیر گذارند. علاوه بر آن توان مصرفی هم از اهمیت زیادي برخوردار است. در سالهاي اخیر با توجه به محدودیتهاي موجود در بحث توان مصرفی ،پژوهش هاي زیادي در این مورد انجام گرفته است. از عوامل موثر در توان مصرفی طول متوسط مسیر بسته ها (برحسب تعداد گام) و تاخیر و توان مصرفی در هر گام مسیر می باشد.

با بررسی روشهاي موجود براي بهینهسازي شبکههاي روي تراشه، از یک دیدگاه میتوان این روشها را به دو دستهي کلی خاص منظوره و همه منظوره تقسیم کرد. در حالت خاص منظوره بهینهسازي شبکه براساس مشخصات و الگوي ترافیکی کاربرد مشخصی که قرار است بر روي آن سیستم اجرا شود، انجام میگیرد. در حالت دوم، بهینهسازي عمومی بوده و بدون توجه به یک کاربرد خاص انجام میشود.

همچنین روشهاي بهینه سازي و معماري شبکه هاي روي تراشه را از منظر هدف به دو دسته میتوان تقسیم کرد: اول، روشهایی که سعی در کاهش متوسط توان و تاخیر شبکه دارند و دوم، روشهایی که هدف خود را تضمین یک سطح سرویس خاص (QoS) (به عنوان مثال حداکثر تاخیر و حداقل پهناي باند) براي بستههاي شبکه قرار داده اند).

1-2-        مکانیزمهاي ارتباطی درون تراشه سنتی

در این قسمت ما دو نوع از مکانیزمهاي ارتباطی را بررسی میکنیم. این مکانیزمها براي تراشه هایی استفاده میشوند که داراي تعداد کمی عنصر پردازشی و حافظهاي هستند.  این دو روش اتصالات نقطه به نقطه[1] و گذرگاه[2]  میباشند. در اتصالات نقطه به نقطه بین هر دو هستهي پردازشی نیازمند به ارتباط، یک اتصال اختصاصی ایجاد میشود. از آنجا که این روش تنها از سیم ها و بدون استفاده از سخت افزار اضافه براي انتقال دادهها استفاده میکند، بهترین کارایی و توان مصرفی را براي برقراري ارتباط بین تعداد کم هستهها ارائه میکند. اما این روش مشکلات زیادي از جمله عدم مقیاس پذیري، پیچیدگی زیاد طراحی و مسیریابی اتصالات، و هزینهي پیاده سازي بالا را دارد. روش دیگر یعنی گذرگاه، هسته هاي پردازشی را با استفاده از یک کانال مشترك به یکدیگر متصل میکند. در مقایسه با روش قبل، گذرگاه، پیچیدگی طراحی سطح مدار کمتري دارد و چون از کانالهاي کمتري استفاده میکند، هزینه ي پیاده سازي آن نیز پایینتر است. اما این روش دو مشکل اساسی دارد، یکی عدم مقیاس پذیري توان و دیگري کارایی. با زیاد شدن تعداد دستگاههاي متصل به گذرگاه، طول آن و نیز مدارات ارسال و دریافت داده ي متصل به آن افزایش یافته و باعث ایجاد یک بار خازنی زیاد میگردد. این بار خازنی تاخیر و توان مصرفی را افزایش میدهد. همچنین در گذرگاه، در هر لحظه فقط دو گره با هم ارتباط دارند که باعث کاهش کارایی میشود.