森/Benz/BANC/要約
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[[森/Benz/BANC]]
*スライドの補足などを日本語で [#g993b54b]
----
#contents
**Abstract [#u2f16e4c]
-Network-on-Chip is emerging as the solution for the problems
--NoCは複数のコアをチップ上の1つのシステムに接続するときの問題の解決法。
-However, there are many problems(しかし、システムの設計に関連している多くの問題があります。
--non-scalable global wire delays(拡張不可能なグローバルワイヤーの遅延時間)
--failure to achieve global synchronization(グローバルな同期の失敗)
--difficulties associated with non-scalable busbased functional interconnects(拡張不可能なバスベースの機能的な相互接続に関連する困難さ)
-最初の論題はdesign issuesで、今後のGigascale MCSoCのアーキテクチャのための接続ネットワークについて。アーキテクチャや、さまざまなBANCの構成要素の特性についてが提示されています。
-Bufferについては、NoCののアーキテクチャにおいてはパケットを格納するために使われる。NoCにおいてはシリコンエリアの多くを使用する。しかし、バッファを小さくすればするほど、通信データ(traffic)を失う可能性か大きくなる。
**I. INTRODUCTION [#v523a8ba]
-Deep sub-micron processing 技術は、複数のソフトウェアを実行できるプロセッサとハードウェア専用の部品を一緒に1つのチップに統合した新しいアプリケーション特有の組み込みアーキテクチャの実装を可能にした。
--最近では、このようなアーキテクチャは今日のナノエレクトロニクス設計の問題の解決策となってきている。以下のような領域で明らかとなっているアプリケーションである。
--wireless communication
--broadband/distributed networking
--distributed computing
--multimedia computing
---このような新しい好機によると、設計者は複雑な今までにない種のマルチコア構造を設計する難しいタスクに直面してる。
-The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) = 半導体技術ロードマップ専門委員会
--ITRSはICが莫大な数の、大きさが50nm、クロック周期が10GHzのトランジスタを2012年に持つことを予測した。この急速な進化は、現在のペースを保つためにより強力な設計法を開発するようにデザイナーに課題をかしました。
-One approach to addressing the design methodologies
--It is to adopt the so-called reusability feature to boost design productivity. = デザイン方法論を記述するためのひとつのアプローチして、設計生産性を上げるいわゆるリユーザビリティ(再利用可能な)機能を採用することになっています。
--The network on chip paradigm offers this attractive property for the future and will be able to close the productivity gap. = NoCは魅力的な性質を未来に提供し、生産性ギャップをより小さくすることが可能になる。
-配線リンクレベル
--ワイヤのボトルネックになってきていて、トランジスタはその次くらい。結果として、ワイヤが、性能の数字、電力消費量、および領域利用を支配している。
-システムレベル
--チップ上でのデータのやりとりが計算よりも重要になってきた。
-deep sub-mictronはクロスカップリング、ノイズ、一時的な広範囲にわたって情報の必要なエラーになどに影響する。
--このような影響により、チップ上に信号を流すためには非常に多くのクロック信が必要となる。また、クロックを配分する木が電力消費の大部分をしめることになり、さらに同期式の通信が不可能となる。
--同期の問題とクロックスキューの問題は、将来のギガスケールシステムが、GALSを遣うことで回避することができる。
-Network-on-Chips
--Nocは前述の困難や問題を解決するための魅力的な選択になっています。
---ここでのdifficaltiesとは、deep submicronのこと?
--NoCは増加している複雑さを扱う膨大な可能性があり、拡張性のあるアーキテクチャ基盤であり、簡単な再構成可能性を提供できます。
--基本的な考え方は、プロセッサはコンピュータがインターネットに接続される方法と同様のシングルチップの上のパケットの切り換えられた通信ネットワークを介して接続されるということです。
--NoCのインターコネクションからなる1つのチップは、いくつかのパケットをネットワーククライアントに送るようなネットに接続されたネットワーククライアントからなる。
-Packet switching supports asynchronous transfer of information. = パケット交換は情報の非同期転送をサポートします。
--このサポートは、伝播の遅延が複数のスイッチに分配されることによって、分配非常に高いバンド幅を提供される。その結果、信号の伝送はパイプラインとなる。
-さらに、NoCはいくつかの有望な特徴を提供する。
--1つ目は、NoCはWordsの代わりにパケットを送る。パケットの目的のアドレスはパケットの一部なので、バスシステムのような特定のアドレスラインを必要としない。
--2つ目は、もしネットワークが受信者と送信者の間で1つ以上のトランスミッションを提供していたら、トランスミッションが並列処理できるということ。
**II. ON CHIP INTERCONNECTION DESIGN ISSUES [#a71483a4]
-NoC typical architecture(典型的なシステムを作る主要構成要素は、NoCを基礎づけた)
--チップ上のネット接続は、重構造のアプローチを使用している。レイヤーアプローチは、異なったレベルの抽象化でデータ単位を作動させるプロトコル機能について説明するために適していて、様々な時間規制を受けることがあります。
-NoCのインターコネクションはトポロジー、プロトコル、フロー制御に特徴づけられる。また、このようなシステムは以下のようなものから定義付けされるべきです。
-(1)Nodes interconnection - Topology
--典型的なNoCシステムのトポロジー簡単にノードがどうやってリンクによって接続されるのかを定義づける。
--トポロジーはモジュールのサイズと配置によって非常に依存しやすい。
--ダイレクト(1つのコアに1つのスイッチ)と非ダイレクト(1セットのコアに1つのスイッチ)トポロジーの2つに分類する。
-(2)Packets movement - Protocol
--circuit switching
---物理的なソースから目的地までの経路はデータ伝送の前に予約されます。
---利点は、ネットワークのバンド幅がデータ全体の持続時間を静的に予約するということです。?
---そのうえ、パケットバッファを必要としないので、面積と電力消費量を抑えることができます。
--packet switching
---パケットベースのコミュニケーションは、インターネットの世界からNoCsに持って来られましたが、ダイナミックルーティングがないとき信頼性の元の利点に負けます。
---パケットベースのコミュニケーションでは、データは固定長パケットに分割されます、そして、ソースが送られるパケットを持っているときはいつも、それはデータを送ります。
---パケットは制御部、ヘッダー、およびデータ部分で構成されます。
--wormhole switching(formula of Latency)
---パケットはflits (flow controlunit)に分けられる。
---入出力バッファは少しのflitsしか格納しないと予想されます。
---利点は、次のステージに送るヘッダーflitsを待つ間完全なパケットがスイッチのバッファに格納されるのが必要でないということです。
---不利な点は、バッファとチャンネルを占領するメッセージを許容することによって、wormhole routingがdeadlockの可能性を増加させるということです。→デッドロックはvirtual channel solutionを使うことで回避できる。(1)In conventional nodes, (b) In nodes with virtual channels.
---BANCのアーキテクチャはこれを採用している。
---Tchannelはチャネルの通信時間
---Lpacketはパケットのビット長
---Wchannelはチャネルのビット幅とソースからデスエティネイションノードまでの長さ
-(3)Flow control
--フロー制御はバッファやチャネルのバンド幅のようなリソースをどう配置するか、また、パケットの不一致の問題をどう解決するかを定義する。
---良いフロー制御戦略はレイテンシを減少させている間、チャンネル混雑を避けるべきです。
-(4)Packet size Selection
---パケットサイズは使用されるアプリケーションの特性に非常に依存します。
---正確なパケットの大きさもまた、ネットワークリソースの使用を決定的に最適化します。
-(5)Virtual Channels Allocation
--VCの配置の仕組みは、全ての中間スイッチノードのメッセージのための適切なチャネル出力を決定する。
**III. BANC SPECIFICATION AND BUILDING BLOCKS [#d202fe92]
-The BANC platform
--コアの数を求める式と、バンド幅を求める式
-BANC building blocks
-Number assignment rule for node
--スイッチポートに付随するコアによってパケットが送られたとき、送信元はパケットヘッダーと目的のコアが付随するスイッチの座標を含まなければならない。
--座標は、パケットパスにあるすべてのスイッチによって使われる。
-Communication
--コア同士は、送受信のリクエストと、レスポンスの信号によってコミュニケートする。
--BANCのネットワークのインターフェイスは4つのプロトコルレイヤーに特徴づけられる。物理、データリンク、ネットワーク、トランスポートの層。
-BANC Packet format
-Switch Architecture
--BANCのスイッチングハードウェアは簡単なクロスバー回路となっている。クロスバーとはデータをやり取りする際に、経路を動的に選択する装置。クロスバーは
-Network Adaptor
**IV. DISCUSSION [#cce84ac6]
-パケットを失う可能性へのバッファサイズの効果。Figure 10
--パケットを失う可能性は、混雑しているトラフィックのネットワークで失われるパケットとスイッチに置ける限られたバッファの容量を定義づける。
--バッファサイズが増加するとき、パケットを失う可能性が減少するのを示しています。
#comment
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[[森/Benz/BANC]]
*スライドの補足などを日本語で [#g993b54b]
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**Abstract [#u2f16e4c]
-Network-on-Chip is emerging as the solution for the problems
--NoCは複数のコアをチップ上の1つのシステムに接続するときの問題の解決法。
-However, there are many problems(しかし、システムの設計に関連している多くの問題があります。
--non-scalable global wire delays(拡張不可能なグローバルワイヤーの遅延時間)
--failure to achieve global synchronization(グローバルな同期の失敗)
--difficulties associated with non-scalable busbased functional interconnects(拡張不可能なバスベースの機能的な相互接続に関連する困難さ)
-最初の論題はdesign issuesで、今後のGigascale MCSoCのアーキテクチャのための接続ネットワークについて。アーキテクチャや、さまざまなBANCの構成要素の特性についてが提示されています。
-Bufferについては、NoCののアーキテクチャにおいてはパケットを格納するために使われる。NoCにおいてはシリコンエリアの多くを使用する。しかし、バッファを小さくすればするほど、通信データ(traffic)を失う可能性か大きくなる。
**I. INTRODUCTION [#v523a8ba]
-Deep sub-micron processing 技術は、複数のソフトウェアを実行できるプロセッサとハードウェア専用の部品を一緒に1つのチップに統合した新しいアプリケーション特有の組み込みアーキテクチャの実装を可能にした。
--最近では、このようなアーキテクチャは今日のナノエレクトロニクス設計の問題の解決策となってきている。以下のような領域で明らかとなっているアプリケーションである。
--wireless communication
--broadband/distributed networking
--distributed computing
--multimedia computing
---このような新しい好機によると、設計者は複雑な今までにない種のマルチコア構造を設計する難しいタスクに直面してる。
-The International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) = 半導体技術ロードマップ専門委員会
--ITRSはICが莫大な数の、大きさが50nm、クロック周期が10GHzのトランジスタを2012年に持つことを予測した。この急速な進化は、現在のペースを保つためにより強力な設計法を開発するようにデザイナーに課題をかしました。
-One approach to addressing the design methodologies
--It is to adopt the so-called reusability feature to boost design productivity. = デザイン方法論を記述するためのひとつのアプローチして、設計生産性を上げるいわゆるリユーザビリティ(再利用可能な)機能を採用することになっています。
--The network on chip paradigm offers this attractive property for the future and will be able to close the productivity gap. = NoCは魅力的な性質を未来に提供し、生産性ギャップをより小さくすることが可能になる。
-配線リンクレベル
--ワイヤのボトルネックになってきていて、トランジスタはその次くらい。結果として、ワイヤが、性能の数字、電力消費量、および領域利用を支配している。
-システムレベル
--チップ上でのデータのやりとりが計算よりも重要になってきた。
-deep sub-mictronはクロスカップリング、ノイズ、一時的な広範囲にわたって情報の必要なエラーになどに影響する。
--このような影響により、チップ上に信号を流すためには非常に多くのクロック信が必要となる。また、クロックを配分する木が電力消費の大部分をしめることになり、さらに同期式の通信が不可能となる。
--同期の問題とクロックスキューの問題は、将来のギガスケールシステムが、GALSを遣うことで回避することができる。
-Network-on-Chips
--Nocは前述の困難や問題を解決するための魅力的な選択になっています。
---ここでのdifficaltiesとは、deep submicronのこと?
--NoCは増加している複雑さを扱う膨大な可能性があり、拡張性のあるアーキテクチャ基盤であり、簡単な再構成可能性を提供できます。
--基本的な考え方は、プロセッサはコンピュータがインターネットに接続される方法と同様のシングルチップの上のパケットの切り換えられた通信ネットワークを介して接続されるということです。
--NoCのインターコネクションからなる1つのチップは、いくつかのパケットをネットワーククライアントに送るようなネットに接続されたネットワーククライアントからなる。
-Packet switching supports asynchronous transfer of information. = パケット交換は情報の非同期転送をサポートします。
--このサポートは、伝播の遅延が複数のスイッチに分配されることによって、分配非常に高いバンド幅を提供される。その結果、信号の伝送はパイプラインとなる。
-さらに、NoCはいくつかの有望な特徴を提供する。
--1つ目は、NoCはWordsの代わりにパケットを送る。パケットの目的のアドレスはパケットの一部なので、バスシステムのような特定のアドレスラインを必要としない。
--2つ目は、もしネットワークが受信者と送信者の間で1つ以上のトランスミッションを提供していたら、トランスミッションが並列処理できるということ。
**II. ON CHIP INTERCONNECTION DESIGN ISSUES [#a71483a4]
-NoC typical architecture(典型的なシステムを作る主要構成要素は、NoCを基礎づけた)
--チップ上のネット接続は、重構造のアプローチを使用している。レイヤーアプローチは、異なったレベルの抽象化でデータ単位を作動させるプロトコル機能について説明するために適していて、様々な時間規制を受けることがあります。
-NoCのインターコネクションはトポロジー、プロトコル、フロー制御に特徴づけられる。また、このようなシステムは以下のようなものから定義付けされるべきです。
-(1)Nodes interconnection - Topology
--典型的なNoCシステムのトポロジー簡単にノードがどうやってリンクによって接続されるのかを定義づける。
--トポロジーはモジュールのサイズと配置によって非常に依存しやすい。
--ダイレクト(1つのコアに1つのスイッチ)と非ダイレクト(1セットのコアに1つのスイッチ)トポロジーの2つに分類する。
-(2)Packets movement - Protocol
--circuit switching
---物理的なソースから目的地までの経路はデータ伝送の前に予約されます。
---利点は、ネットワークのバンド幅がデータ全体の持続時間を静的に予約するということです。?
---そのうえ、パケットバッファを必要としないので、面積と電力消費量を抑えることができます。
--packet switching
---パケットベースのコミュニケーションは、インターネットの世界からNoCsに持って来られましたが、ダイナミックルーティングがないとき信頼性の元の利点に負けます。
---パケットベースのコミュニケーションでは、データは固定長パケットに分割されます、そして、ソースが送られるパケットを持っているときはいつも、それはデータを送ります。
---パケットは制御部、ヘッダー、およびデータ部分で構成されます。
--wormhole switching(formula of Latency)
---パケットはflits (flow controlunit)に分けられる。
---入出力バッファは少しのflitsしか格納しないと予想されます。
---利点は、次のステージに送るヘッダーflitsを待つ間完全なパケットがスイッチのバッファに格納されるのが必要でないということです。
---不利な点は、バッファとチャンネルを占領するメッセージを許容することによって、wormhole routingがdeadlockの可能性を増加させるということです。→デッドロックはvirtual channel solutionを使うことで回避できる。(1)In conventional nodes, (b) In nodes with virtual channels.
---BANCのアーキテクチャはこれを採用している。
---Tchannelはチャネルの通信時間
---Lpacketはパケットのビット長
---Wchannelはチャネルのビット幅とソースからデスエティネイションノードまでの長さ
-(3)Flow control
--フロー制御はバッファやチャネルのバンド幅のようなリソースをどう配置するか、また、パケットの不一致の問題をどう解決するかを定義する。
---良いフロー制御戦略はレイテンシを減少させている間、チャンネル混雑を避けるべきです。
-(4)Packet size Selection
---パケットサイズは使用されるアプリケーションの特性に非常に依存します。
---正確なパケットの大きさもまた、ネットワークリソースの使用を決定的に最適化します。
-(5)Virtual Channels Allocation
--VCの配置の仕組みは、全ての中間スイッチノードのメッセージのための適切なチャネル出力を決定する。
**III. BANC SPECIFICATION AND BUILDING BLOCKS [#d202fe92]
-The BANC platform
--コアの数を求める式と、バンド幅を求める式
-BANC building blocks
-Number assignment rule for node
--スイッチポートに付随するコアによってパケットが送られたとき、送信元はパケットヘッダーと目的のコアが付随するスイッチの座標を含まなければならない。
--座標は、パケットパスにあるすべてのスイッチによって使われる。
-Communication
--コア同士は、送受信のリクエストと、レスポンスの信号によってコミュニケートする。
--BANCのネットワークのインターフェイスは4つのプロトコルレイヤーに特徴づけられる。物理、データリンク、ネットワーク、トランスポートの層。
-BANC Packet format
-Switch Architecture
--BANCのスイッチングハードウェアは簡単なクロスバー回路となっている。クロスバーとはデータをやり取りする際に、経路を動的に選択する装置。クロスバーは
-Network Adaptor
**IV. DISCUSSION [#cce84ac6]
-パケットを失う可能性へのバッファサイズの効果。Figure 10
--パケットを失う可能性は、混雑しているトラフィックのネットワークで失われるパケットとスイッチに置ける限られたバッファの容量を定義づける。
--バッファサイズが増加するとき、パケットを失う可能性が減少するのを示しています。
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