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Real-time analysis of priority-preemptive NoCs with arbitrary buffer sizes and router delays
Real-Time Systems ( IF 1.3 ) Pub Date : 2018-06-21 , DOI: 10.1007/s11241-018-9312-0 Borislav Nikolić , Sebastian Tobuschat , Leandro Soares Indrusiak , Rolf Ernst , Alan Burns
Real-Time Systems ( IF 1.3 ) Pub Date : 2018-06-21 , DOI: 10.1007/s11241-018-9312-0 Borislav Nikolić , Sebastian Tobuschat , Leandro Soares Indrusiak , Rolf Ernst , Alan Burns
Nowadays available multiprocessor platforms predominantly use a network-on-chip (NoC) architecture as an interconnect medium, due to its good scalability and performance. During the last decade, NoCs received a significant amount of attention from the real-time community. One promising category of approaches suggests to employ already existing hardware features called virtual channels, and dedicate them, exclusively, to individual communication traffic flows. In this way, NoCs become more amenable to the real-time analysis, which is an essential requirement for providing both safe and tight worst-case analysis methods, and consequently deriving real-time guarantees. In this manuscript, we present the approach which falls in the aforementioned category. Specifically, we propose a novel method for the worst-case analysis of the NoC traffic, assuming the existence of per-flow dedicated virtual channels. Compared to the state-of-the-art techniques, our approach yields substantially tighter upper-bounds on the worst-case traversal times (WCTTs) of communication traffic flows. By employing the proposed method, resource over-provisioning can be mitigated to a large extent, and significant design-cost reductions can be achieved. Moreover, we implemented a cycle-accurate simulator of the assumed NoC architecture, and used it to assess the tightness of derived WCTT bounds. Finally, we reached an interesting conclusion that bigger virtual channel buffers do not necessarily lead to better results, and in many cases can be counter-productive, which is a very important finding for system designers.
中文翻译:
具有任意缓冲区大小和路由器延迟的优先级抢占 NoC 的实时分析
由于其良好的可扩展性和性能,如今可用的多处理器平台主要使用片上网络 (NoC) 架构作为互连介质。在过去十年中,NoC 受到了实时社区的大量关注。一类很有前景的方法建议使用现有的称为虚拟通道的硬件功能,并将它们专门用于单独的通信流量。通过这种方式,NoC 变得更适合实时分析,这是提供安全和严密的最坏情况分析方法并因此获得实时保证的基本要求。在这份手稿中,我们介绍了属于上述类别的方法。具体来说,我们提出了一种对 NoC 流量进行最坏情况分析的新方法,假设存在每个流专用的虚拟通道。与最先进的技术相比,我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。资源过度配置可以在很大程度上得到缓解,并且可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。资源过度配置可以在很大程度上得到缓解,并且可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。
更新日期:2018-06-21
中文翻译:
具有任意缓冲区大小和路由器延迟的优先级抢占 NoC 的实时分析
由于其良好的可扩展性和性能,如今可用的多处理器平台主要使用片上网络 (NoC) 架构作为互连介质。在过去十年中,NoC 受到了实时社区的大量关注。一类很有前景的方法建议使用现有的称为虚拟通道的硬件功能,并将它们专门用于单独的通信流量。通过这种方式,NoC 变得更适合实时分析,这是提供安全和严密的最坏情况分析方法并因此获得实时保证的基本要求。在这份手稿中,我们介绍了属于上述类别的方法。具体来说,我们提出了一种对 NoC 流量进行最坏情况分析的新方法,假设存在每个流专用的虚拟通道。与最先进的技术相比,我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。我们的方法对通信流量的最坏情况遍历时间 (WCTT) 产生了更严格的上限。通过采用所提出的方法,可以在很大程度上减轻资源过度配置,并可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。资源过度配置可以在很大程度上得到缓解,并且可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。资源过度配置可以在很大程度上得到缓解,并且可以显着降低设计成本。此外,我们实现了假设的 NoC 架构的周期精确模拟器,并用它来评估派生 WCTT 边界的紧密度。最后,我们得出了一个有趣的结论,即更大的虚拟通道缓冲区不一定会带来更好的结果,而且在许多情况下可能会适得其反,这对系统设计人员来说是一个非常重要的发现。