Modélisation système dune architecture dinterconnexion RF PDF

La couche physique a pour tâche de transmettre le bit sur un support physique: l'équipement va modifier la forme du signal passant entre les deux stations pour

CHAPITRE5 : LES PRINCIPAUX COMPOSANTS D

• On distingue plusieurs types de composants d'interconnexion : la carte On peut l'utiliser pour relier deux câbles de types différents. Page 2. 3éme ...

Cours N° 3 : Les équipements dinterconnexion

Numérique : variation discontinue du signal dans le temps sous forme carrée. III. 3. Support de transmission: Liaison de communication proprement dite qui

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Les équipements dinterconnexion

Nous avons vu précédemment que les routeurs peuvent relier des réseaux de différents types. La grande difficulté d'un routeur réside justement dans leur

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constituent le secteur informatique en plus forte progression. Beaucoup de possesseurs de ce type d'ordinateurs ont également un ordinateur relié à des LAN ou

Chap.2: les équipements dinterconnexion

Présentation. • 2. Concentrateur (hub). • 3. Pont (bridge). • 4. Commutateur (switch). • 5. Routeur (router). • 6. Passerelle (gateway).

Interconnexion électrique :

2 juin 2021 Identifier différentes sources de flexibilité et détailler ... ci-dessus

Interconnexion électrique :

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Les équipements dinterconnexion

Il existe plusieurs types de routage dynamique voici par exemple deux protocoles de routage: ? RIP (Routing Information protocole) : Basé sur le nombre de

UNIVERSITÉPIERRE ETMARIECURIE

École Doctorale Informatique, Télécommunications et Électronique ED130 Laboratoire d"informatique de Paris 6 - Département System on Chip

Modélisation système d"une architecture

d"interconnexion RF reconfigurable pour les many-coeurs

Par Alexandre BRIÈRE

Thèse de Doctorat d"Informatique

Dirigée par P

rFrançois PÊCHEUX Présentée et soutenue publiquement le 8 décembre 2017

Devant le jury composé de :

D rFabien CLERMIDYIngénieur chercheur (HDR), CEA Rapporteur D rGilles SASSATELLIDirecteur de recherche, LIRMM Rapporteur D rRoselyne CHOTIN-AVOTMaître de conférences (HDR), UPMC Examinatrice P rPhilippe COUSSYProfesseur, UBS Examinateur P rLionel LACASSAGNEProfesseur, UPMC Examinateur P rIan O"CONNORProfesseur, ECL Examinateur D rJulien DENOULETMaître de conférences, UPMC Co-Encadrant P

rFrançois PÊCHEUXProfesseur, UPMC Directeur de thèseExcept where otherwise noted, this work is licenced under :

ii iii

THÈSE DEDOCTORAT DE

L"UNIVERSITÉPIERRE ETMARIECURIE

Modélisation système d"une architecture

d"interconnexion RF reconfigurable pour les many-coeurs

Résumé :

La multiplication du nombre de coeurs de calcul présents sur une même puce va de pair avec une augmentation des besoins en communication. De plus, la variété des applications s"exécutant sur la puce provoque une hétérogénéité spatiale et tempo- relle des communications. C"est pour répondre à ces problématiques que nous pré- sentons dans ce manuscrit un réseau d"interconnexion sur puce dynamiquement reconfigurable utilisant la Radio Fréquence (RF). L"utilisation de la RF permet de disposer d"une bande passante plus importante tout en minimisant la latence. La possibilité de reconfigurer dynamiquement le réseau permet d"adapter cette puce many-coeur à la variabilité des applications et des communications. Nous présen- tons les raisons du choix de la RF par rapport aux autres nouvelles technologies du domaine que sont l"optique et la 3D, l"architecture détaillée de ce réseau et d"une puce le mettant en oeuvre ainsi que l"évaluation de sa faisabilité et de ses perfor- mances. Durant la phase d"évaluation nous avons pu montrer que pour unChip Multiprocessor(CMP)de 1 024tuiles, notr esolution permettait un gain en perfor - mance de 13%. Un des avantages de ce réseau d"interconnexion RF est la possibilité de faire du broadcast sans surcoût par rapport aux communications point-à-point, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives en termes de gestion de la cohérence mé- moire notamment. Mots clefs :CMP, NoC, RF, dynamique, reconfigurable, hiérarchique, multi-coeur, many-coeur. iv v

PHD THESIS OF

UNIVERSITYPIERRE ANDMARIECURIE

System modeling of a reconfigurable RF interconnect architecture for manycore

Abstract:

The growing number of cores in a single chip goes along with an increase in com- munications. The variety of applications running on the chip causes spatial and temporal heterogeneity of communications. To address these issues, we present in this thesis a dynamically reconfigurable interconnect based on Radio Frequency (RF) for intra chip communications. The use of RF allows to increase the bandwidth while minimizing the latency. Dynamic reconfiguration of the interconnect allows to handle the heterogeneity of communications. We present the rationale for choos- ing RF over optics and 3D, the detailed architecture of the network and the chip implementing it, the evaluation of its feasibility and its performances. During the evaluation phase we were able to show that for a CMP of 1 024tiles, our sol ution allowed a performance gain of 13%. One advantage of this RF interconnect is the ability to broadcast without additional cost compared to point-to-point communi- cations, opening new perspectives in terms of cache coherence. Keywords:CMP, NoC, RF, dynamic, reconfigurable, hierarchical, multi-core, many- core. vi

Table des matières

1 Préambule

1.1 Introduction

1.2 Plan de la thèse

2 Contexte et problématique

2.1 Introduction

2.2 Les besoins applicatifs

2.2.1 Architecture d"un ordinateur

2.2.2 Les différents niveaux de parallélisme

2.2.3 Les différentes classes d"applications

2.2.4 Conclusion

2.3 Les multi-coeurs

2.3.1 Architectures existantes

2.3.2 Médiums de communication utilisés

2.3.3 Limitations

2.4 Les many-coeurs

2.4.1 Les architectures many-coeurs existantes

2.4.2 Les premiers NoC filaires

2.4.3 Limitations

2.5 Conclusion et problématique

3 État de l"art

3.1 Introduction

3.2 Améliorations de la bande-passante et de la latence

3.2.1 Approches filaires 2D

3.2.2 La 3D

3.2.3 L"optique

3.2.4 La Radio Fréquence

3.2.5 Synthèse

3.3 Support du multicast et du broadcast

3.3.1 NoC filaires

3.3.2 NoC optiques

3.3.3 NoC RF

3.3.4 Synthèse

3.4 Reconfiguration dynamique

3.4.1 NoC filaires

3.4.2 NoC optiques

3.4.3 NoC RF

50
vii viiiTABLE DES MATIÈRES

3.4.4 Synthèse

3.5 Conclusion

4 Architecture WiNoCoD

4.1 Introduction

4.2 Principes de l"architecture

4.2.1 Un réseau RF reconfigurable dynamiquement

4.2.2 Un réseau hiérarchique

4.2.3 L"OFDMA

4.2.4 L"algorithme d"allocation dynamique distribué

4.2.5 Le broadcast

4.3 La hiérarchie de WiNoCoD

4.3.1 Tuiles

4.3.2 Grappes

4.3.3 CMP

4.4 Le NoC RF

4.4.1 L"architecture de l"interface RF

4.4.2 Description détaillée des composants

4.4.3 L"algorithme d"allocation dynamique

4.4.4 Le contrôleur RF : support matériel de l"allocation dynamique

4.5 Conclusion

5 Modélisation SystemC de l"architecture

5.1 Introduction

5.2 Outils de modélisation

5.2.1 SystemC

5.2.2 SoClib

5.3 Modélisation de l"architecture

5.3.1 Le routeur 3D

5.3.2 L"arbitre

5.3.3 Le codeur

5.3.4 Le placeur

5.3.5 Le guide d"ondes numérique

5.3.6 Le multiplexeur

5.3.7 Le décodeur

5.3.8 Le routeur RF

5.3.9 Le contrôleur RF

5.4 Conclusion

6 Expérimentations et résultats

6.1 Introduction

6.2 Évaluation des performances intrinsèques

6.2.1 Protocole expérimental

6.2.2 Résultats

6.2.3 Analyse

103

6.3 Évaluation technologique

104

6.3.1 Protocole expérimental

104

6.3.2 Résultats

107

6.3.3 Analyse

112

TABLE DES MATIÈRESix

6.4 Évaluation via un trafic réel

113

6.4.1 Protocole expérimental

114

6.4.2 Résultats

117

6.4.3 Analyse

117

6.5 Évaluation via un trafic synthétique

118

6.5.1 Protocole expérimental

118

6.5.2 Résultats

119

6.5.3 Analyse

123

6.6 Conclusion

125

7 Conclusion et perspectives

129

7.1 Conclusion

130

7.2 Perspectives

132

7.2.1 Court terme

132

7.2.2 Moyen terme

132

7.2.3 Long terme

132

Liste des publications

135

Bibliographie

137

Glossaire

147
x

Table des figures

3.1 Nombre de routeurs (a) et de connexions filaires (b) dans un

CMP utilisant un Fat Tree ou une grille 2D 31

4.1 Organisation hiérarchique du CMP et topologie du NoC pour une

configuration de 16 grappes de 16 tuiles de 4 coeurs 60

4.2 Schéma fonctionnel de l"Interface RF

4.3 Arbitre

4.4 Codeur

4.5 Placeur

4.6 IFFT

4.7 Bloc de transmission RF

4.8 Guide d"ondes

4.9 Bloc de réception RF

4.10 FFT

4.11 Multiplexeur

4.12 Décodeur

4.13 Routeur

4.14 Contrôleur RF

4.15 Chronogramme du schéma d"allocation du contrôleur RF

5.1 Modèle de l"interface RF

5.2 Modèle du routeur 3D

5.3 Modèle de l"arbitre

5.4 Modèle du codeur

5.5 Modèle du placeur

5.6 Modèle du guide d"ondes numérique

5.7 Modèle du multiplexeur

5.8 Modèle du décodeur

5.9 Modèle du routeur

5.10 Modèle du contrôleur RF

6.1 Latence moyenne du transfert point à point d"unFLow control unIT

(FLIT) sur une grille et sur un NoC RF ayant autant de canaux que de noeuds 99

6.2 Latence moyenne du transfert point à point d"un

FLIT sur une grille et sur un NoC RF ayant un nombre fixe de 16 canaux de communication 100

6.3 Latence maximale du broadcast d"un

FLIT sur une grille et sur un

NoC RF ayant autant de canaux que de noeuds

101
xi xiiTABLE DES FIGURES

6.4 Latence maximale du broadcast d"un

FLIT sur une grille et sur un NoC RF à un nombre fixe de 16 canaux de communication 102
quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

[PDF] Modélisation système dune architecture dinterconnexion RF

UNIVERSITÉPIERRE ETMARIECURIE

Modélisation système d"une architecture

Par Alexandre BRIÈRE

Thèse de Doctorat d"Informatique

Dirigée par P

Devant le jury composé de :

THÈSE DEDOCTORAT DE

L"UNIVERSITÉPIERRE ETMARIECURIE

Modélisation système d"une architecture

Résumé :

PHD THESIS OF

UNIVERSITYPIERRE ANDMARIECURIE

Abstract:

Table des matières

1 Préambule

1.1 Introduction

1.2 Plan de la thèse

2 Contexte et problématique

2.1 Introduction

2.2 Les besoins applicatifs

2.2.1 Architecture d"un ordinateur

2.2.2 Les différents niveaux de parallélisme

2.2.3 Les différentes classes d"applications

2.2.4 Conclusion

2.3 Les multi-coeurs

2.3.1 Architectures existantes

2.3.2 Médiums de communication utilisés

2.3.3 Limitations

2.4 Les many-coeurs

2.4.1 Les architectures many-coeurs existantes

2.4.2 Les premiers NoC filaires

2.4.3 Limitations

2.5 Conclusion et problématique

3 État de l"art

3.1 Introduction

3.2 Améliorations de la bande-passante et de la latence

3.2.1 Approches filaires 2D

3.2.2 La 3D

3.2.3 L"optique

3.2.4 La Radio Fréquence

3.2.5 Synthèse

3.3 Support du multicast et du broadcast

3.3.1 NoC filaires

3.3.2 NoC optiques

3.3.3 NoC RF

3.3.4 Synthèse

3.4 Reconfiguration dynamique

3.4.1 NoC filaires

3.4.2 NoC optiques

3.4.3 NoC RF

3.4.4 Synthèse

3.5 Conclusion

4 Architecture WiNoCoD

4.1 Introduction

4.2 Principes de l"architecture

4.2.1 Un réseau RF reconfigurable dynamiquement

4.2.2 Un réseau hiérarchique

4.2.3 L"OFDMA

4.2.4 L"algorithme d"allocation dynamique distribué

4.2.5 Le broadcast

4.3 La hiérarchie de WiNoCoD

4.3.1 Tuiles

4.3.2 Grappes

4.3.3 CMP

4.4 Le NoC RF

4.4.1 L"architecture de l"interface RF

4.4.2 Description détaillée des composants

4.4.3 L"algorithme d"allocation dynamique

4.4.4 Le contrôleur RF : support matériel de l"allocation dynamique

4.5 Conclusion

5 Modélisation SystemC de l"architecture

5.1 Introduction

5.2 Outils de modélisation

5.2.1 SystemC

5.2.2 SoClib

5.3 Modélisation de l"architecture

5.3.1 Le routeur 3D

5.3.2 L"arbitre

5.3.3 Le codeur