Rseaux sur puce No C Networks on Chip

Réseaux sur puce (No. C : Networks on Chip) Abderrahim CHARIETE UHA,

Plan 1. Introduction 2. Évolution des réseaux sur puce 3. L’architecture des No. Cs 4. La communication dans les No. Cs 5. Les mesures de performance d’un No. C 6. Pourquoi le No. C ? 7. Quelques approches d’optimisation des No. Cs 8. Synthèse Abderrahim CHARIETE 2

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Quelques abréviations et définitions So. C No. C IP Flit Phit : : : System on Chip Network on Chip Intellectual Property core Flow control unit Physical transfer unit Système sur puce Réseau sur puce Propriété Intellectuelle (cœur IP) Unité de contrôle de flux Unité de transfer physique • Le So. C est un système embarqué sur une seule puce comprenant plusieurs ressources IPs (ex. , une mémoire, un ou plusieurs microprocesseurs, des périphériques d'interface, etc. ) • Le No. C a émergé comme une toile de communication pervasive pour connecter les ressources IPs • Le Flit est la plus petite quantité d’information (le plus petit morceau du message) pour lequel on peut définir un contrôle de flux. Il se compose d'un nombre constant de bits Abderrahim CHARIETE 3

Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Évolution des réseaux sur puce CPU DSP FPGA Mémoire Récepteur audio Transmetteur audio Récepteur vidéo Transmetteur vidéo Interface E/S Réseau à commutation de paquets ouvert fermé Bus partagé Arbitre de bus Le réseau à commutation de paquets Le crossbar Le bus partagé L’architecture point à point 1990 1995 2003 2008 Abderrahim CHARIETE 4

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Évolution des réseaux sur puce Réseaux sur puce Avantages L L J Faible coût de surface et de câblage L Bus partagé J Les IPs nécessite moins de broches d’E/S L L J Offre un chemin unique pour chaque couple d’IPs (maitre-esclave) L Crossbar L J Offre de meilleur bande passante (latence) L J Architectures régulières flexibles et facilement extensibles J Bande passante élevée, plusieurs chemins possibles Réseau à commutation J Mode de transport par paquet L J Adapté aux approches synchrones et asynchrones de paquets J Grande possibilité de réutilisation J Faible coût de surface et de câblage Point-à-point J Communication directe J Pas d’arbitrage centralisé J Adapté aux So. Cs à faible nombre d’IPs Inconvénients Fort coût de surface et de câblage Faible réutilisabilité Les IPs nécessite beaucoup de broches d’E/S Réseau bloquant, faible extensibilité Nécessite une cache pour chaque CPU Le conflit et l’arbitrage ralentit la communication Fort coût de surface et de câblage Réseau bloquant, faible extensibilité Domaine d’applicabilité restreint Faible réutilisabilité Sensibilité aux interblocages Abderrahim CHARIETE 5

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Les topologies du No. C Butterfly-Fat Tree 2 D Mesh 2 D Torus Ring Spidergon WK (W, L) Fat Tree Frac. No. C (k) Abderrahim CHARIETE 6

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse L’architecture des No. Cs Liens bidirectionnels • Un No. C est constitué principalement de quatre types de composants : Ø les routeurs/commutateurs (routers/switchs) Ø les ressources (les cœurs IPs) Ø les Interfaces Ressource-Réseau IRR (Resource Network Interfaces: RNI) Ø Les liens bidirectionnels • Le No. C utilise la communication en couches • Les protocoles de communication du No. C sont des versions simplifiées de ceux utilisés dans les réseaux informatiques • Il n’existe pas de modèle standardisé pour représenter les couches réseau d’un No. C Abderrahim CHARIETE 7

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse L’architecture des No. Cs • Dans NIRGAM, il n'y a que quatre ports bidirectionnels possibles de sortie (N, S, E et W) pour chaque nœud vers les nœuds voisins, et un port (C) vers la ressource IP locale. Les ports North (N) South (S) East (E) West (W) Core (C) Le code décimal 0 1 2 3 4 Le code binaire 000 001 010 011 100 Abderrahim CHARIETE 8

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Le routage dans le No. C Algorithmes de routage dans le No. C Routage Logique de routage Libération d’interblocage Congestion Déterministe J Simple Adaptatif Nombre de destinations Unicast Multicast L Compliquée J Facile L Difficile L Non-robuste J Robuste Décisions de routage Adaptabilité Centralisé Source Déterministe Distribué Multi-phase Adaptative • Les routages déterministes les plus utilisés dans les No. Cs sont : Ø Le routage XY (2 D) Ø Le routage Source Abderrahim CHARIETE 9

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Le routage dans Nirgam : XY, OE et Source • Les algorithmes de routage XY et OE peuvent être utilisés pour les topologies MESH et TORUS. L'entrée requise pour ces algorithmes est le tile. ID du tile (nœud) de destination. • L'algorithme de routage SOURCE peut être aussi utilisé pour les topologies MESH et TORUS. L'entrée requis pour l'algorithme SOURCE est un code d'itinéraire qui encode le chemin complet depuis le tile source jusqu’au tile de destination. Sur chaque routeur, il peut y avoir cinq directions possibles auquel un paquet peut être acheminé: Nord (N), Sud (S), Est (E), Ouest (W) et Core (C). Les ports • Chaque direction est représentée North (N) par un code comme indiqué dans South (S) East (E) le tableau ci-contre. West (W) Core (C) Le code décimal 0 1 2 3 4 Le code binaire 000 001 010 011 100 Abderrahim CHARIETE 10

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Le routage dans Nirgam : XY, OE et Source • Donc, à chaque routeur traversé par le paquet, un décalage à droite de 3 bits du route-code, contenu dans le paquet luimême, détermine la direction de sortie de ce paquet. Le routage source est mis en œuvre par la lecture des 3 bits les plus à droite du route-code, puis de décaler à droite le route -code par 3 bits. • Par exemple, on considérant une architecture 2 D-Mesh 4 x 4. Pour envoyer un paquet du nœud S 3 vers le nœud S 9, le flux va être acheminé le long du chemin : S 3 S 2 S 6 S 5 S 9. Ce chemin doit être converti en une séquence de direction : W S C. Le code de route peut être obtenu en écrivant les codes de directions de cette séquence dans le sens inverse, tout en conservant l'ordre de 3 bits dans chaque code de direction : • W(011) S(001) C(100) = XY W S C Les ports North (N) South (S) East (E) West (W) Core (C) W SOURCE S Le code décimal 0 1 2 3 4 Le code binaire 000 001 010 011 100 • 100 001 011 = 17099. Abderrahim CHARIETE 11

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Le routage dans Nirgam : XY, OE et Source • W(011) S(001) C(100) =100001011 = 17099. • Pour configurer ce code, il faut aller dans nirgam/config/traffic/tile 3. txt, puis insérer : 17099 DESTINATION FIXED 17099 • Mais avant, il faut configurer la topologie et sa taille. Pour cela il faut ouvrir nirgam/config/nirgam. config • Puis, saisir les informations de la topologie, le nombre de lignes, le nombre de colonnes, l’algo de routage, etc. • La figure ci-dessous montre un exemple de configuration. Abderrahim CHARIETE 12

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse La communication dans les No. Cs • Éléments de communication : Ø Message Ø Paquet Ø Flit Ø Phit • Modèles de Trafic (Traffic Patterns) : Ø Uniform Ø Hot. Spot Ø Transpose Ø Bit-Complement Ø Bit-Reversal Ø Shuffle Générateurs de trafic Déterministes Constant Bit Rate (CBR) Synthétiques Bursty Input-Trace Abderrahim CHARIETE 13

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Le contrôle de flux dans le No. C Techniques de contrôle de flux Contrôle de flux sans tampon (Bufferless flow control) Contrôle de flux avec tampon (Buffered flow control) (réseaux à commutation de circuit) (réseaux à commutation de paquet) Ack/Nack On/Off Techniques de contrôle de flux Avantages Crédit-based J Adapté aux systèmes avec un petit nombre de tampons J Nécessite une petite taille de tampon On/Off Ack/Nack Credit-based Inconvénients L Nécessite plus de signalisation de contrôle J Simple et nécessite peu de signalisation de contrôle L Nécessite une grande taille de tampon J Adapté aux systèmes avec un grand nombre de tampons J Protocole d’acquittement simple L Il est rarement utilisé à cause de l’inefficacité de sa gestion des tampons et de la bande passante Abderrahim CHARIETE 14

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Les mesures de performance d’un No. C Mesures de performances d’un No. C Mesures de communication Ø Latence Ø Consommation d’énergie Ø Charge des liens Ø Débit Mesures de coût Ø Superficie de silicium Ø Bande passante utile Ø Bande passante de bissection Ø Diversité de chemins Mesures fonctionnels Mesures physiques Ø Perte de paquets Ø Livraison de paquets en ordre Ø Tolérance aux pannes Ø Simplicité de mise en œuvre Ø Extensibilité Ø Flexibilité Ø Régularité Abderrahim CHARIETE 15

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Exemple de sortie : Latence moyenne et débit moyen par port Abderrahim CHARIETE 16

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Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les mesures de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Exemple de sortie : Latence moyenne par cycle d’horloge Abderrahim CHARIETE 18

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Quelques abréviations et définitions Évolution des réseaux sur puce L’architecture des No. Cs La communication dans les No. Cs Les paramètres de performance d’un No. C Les problématiques et les motivations Les contributions de cette thèse Pourquoi le No. C ? • Grace aux progrès des technologies silicium et des performances toujours croissantes des systèmes électroniques, les So. Cs sont devenus de plus en plus complexes • La complexité de ces So. Cs se traduit par une augmentation des communications entre les différents cœurs IPs (transmission de données, contrôle de flux, etc. ) • La qualité de l’architecture d’interconnexion devient primordiale pour la performance des So. Cs 0 (0, 0) DSP Récepteur Vidéo 4 (1, 0) 5 (1, 1) 8 (2, 0) DSP Processeur FPGA 2 (0, 2) 1 (0, 1) 6 (1, 2) Mémoire 10 (2, 2) 9 (2, 1) Mémoire Processeur • Il est dès lors nécessaire de proposer des solutions alternatives afin que la communication sur puce réponde à la qualité de service exigée et que la performance globale du système soit améliorée Abderrahim CHARIETE 19

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Les approches d’optimisation de performances des No. Cs Les outils et les méthodes d’évaluation des No. Cs Les approches d’optimisation de performances des No. Cs Approches pour un No. C adaptatif Niveau Physique Personnalisation Allocation de la topologie bande passante d’espace tampon Niveau Application Placement / Routage Ordonnancement Niveau Communication Commutation Contrôle de flux Abderrahim CHARIETE 20

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Les approches d’optimisation de performances des No. Cs Les outils et les méthodes d’évaluation des No. Cs Fonctionnalité Interface utilisateur Topologie Atlas μSpider No. CGen Noxim / Noxim++ SICOSYS Nostrum Nirgam Visuel Ligne de commande 2 D Mesh / Torus 2 D Mesh / Personnalisé 2 D Mesh / Torus / Arbre / Ring Aléatoire / XY / Delta-XY / déformation minimale 2 D Mesh / Torus Ouest d’abord / Algorithme de Négatif d’abord / XY XY / Streetsign routage / Personnalisé 2 D Mesh / Torus / irrégulière XY / West d’abord / Adaptatif / Nord d’abord / Déterministe / Dimensionnel Négatif d’abord / Minimal / Non. Pair-Impair / Dy. AD Minimal Matrice / Round Robin / Aléatoire / Le niveau -Priorité à base de loterie de tampon / le / statique chemin voisin Personnalisé Arbitrage Round Robin / priorité Round Robin / FIFO Contrôle de flux Credit-based / Handshake De bout en bout Déféré / Wormhole / Circuit virtuel -- Qualité de service BE / GT -- -- -- Modèles de trafic Latence Consommation d’énergie Global / local (min, max, moyenne) -- -- Ne supporte pas Wormhole / Non Déféré / Wormhole / Prioritaire / Priorité Circuit virtuel pondéré -- BE / GL -Wormhole BE / GT Uniform / Hotspot / Bit-reversal / Shuffle/ Multimedia Les utilisateurs Générateurs de Uniforme / Normal / Trafic en fonction d’une Poisson / Bursty / doivent entrer le Pareto bibliothèque Pareto trafic manuellement Débit -- XY / Pair-Impair / Source Global / local (min, max, moyenne) Shuffle parfait / Autocréation Global -- Normal / Uniforme / CBR / Bursty / Trace Spatial Trace Global / local (min, Global (moyenne) max, moyenne) -- Global (moyenne) Abderrahim CHARIETE 21

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations Approche 1 : Personnalisation de la topologie du No. C Abderrahim CHARIETE 22

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations Formulation du problème • Problème d’optimisation (fonctions de fitness) : …. (3. 1) ……………. (3. 2) • Équation de calcul du degré de clusterisation : ……………. (3. 3) • Équation de calcul du degré de clusterisation moyen : …………………. …(3. 4) • Équation de calcul de la distance moyenne : ……………(3. 5) Abderrahim CHARIETE 23

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations Calcul des "code-route" pour l’algorithme de routage Source Ports North (N) South (S) East (E) West (O) North-West (NW) North-East (NE) South-West (SW) South-East (SE) Core (C) Code décimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Code binaire 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 Abderrahim CHARIETE 24

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations Calcul des "code-route" pour l’algorithme de routage Source Abderrahim CHARIETE 25

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations L’évaluation analytique Degré de clusterisation (Cn) No. C 2 D 4 x 4 Mesh personnalisé par l’insertion de liens Nb. liens (liens de base + liens insérés) No. C 2 D 4 x 4 Mesh personnalisé par l’insertion de liens Distance moyenne (Dm) Nb. liens (liens de base + liens insérés) Abderrahim CHARIETE 26

L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats de simulations Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’évaluation analytique • Avec l’insertion d’environ 30 liens, tous les No. Cs convergent vers les mêmes performances physiques No. Cs Personnalisés par l’insertion de liens Torus WK Spidergon X-Mesh Distance moyenne (Dm) Degré de clusterisation (Cn) Mesh No. Cs Personnalisés par l’insertion de liens Nb. liens (liens de base + liens insérés) Abderrahim CHARIETE 27

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Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’hypothèse de base et formulation du problème L’algorithme d’insertion de liens L’évaluation analytique Les résultats des simulations • Cette figure montre que les flits injectés par des nœuds sources sont arrivés aux nœuds destinataires sans aucune perte • L'objectif ici est de montrer que la comparaison entre les différents No. Cs est équitable Abderrahim CHARIETE 33

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives La modélisation de trafic par réseau à compartiments L’étude d’évaluation Les résultats des simulations Approche 2 : modélisation de trafic par réseau à compartiments • Notre approche permet aux concepteurs de No. Cs, à un stade très tôt de la conception, d’analyser le trafic rapidement et d’allouer dynamiquement l’espace de mémoire tampon, requis pour chaque canal d’E/S S 1 Sn Si t C 1 Cq Sm R (bande passante) C 1 … … S 1 Cp Abderrahim CHARIETE 34

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives La modélisation de trafic par réseau à compartiments L’étude d’évaluation Les résultats des simulations L’étude d’évaluation Abderrahim CHARIETE 35

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives La modélisation de trafic par réseau à compartiments L’étude d’évaluation Les résultats des simulations L’étude d’évaluation Abderrahim CHARIETE 36

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives La modélisation de trafic par réseau à compartiments L’étude d’évaluation Les résultats des simulations Le débit d’injection est de 20 flits/s • Les résultats des simulations sont conformes au modèle analytique, avec un écart de moins de 10% en moyenne Le débit d’injection est de 60 flits/s Le débit d’injection est de 40 flits/s Le débit d’injection est de 80 flits/s Abderrahim CHARIETE 37

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations Approche 3 : Contrôle de flux par rétroaction [272] V. Guffens, «Compartmental fluid-flow modelling in packet switched networks with hop-by-hop control, » Prom. : Bastin, Georges, 2005. Abderrahim CHARIETE 38

Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives L’architecture du commutateur considérée Flux de données Saut à jetons Rétroaction de flux Abderrahim CHARIETE 39

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations Le modèle de contrôle de flux par rétroaction Abderrahim CHARIETE 40

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations L’étude d’évaluation (Hot. Spot) Abderrahim CHARIETE 41

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations L’étude d’évaluation (Uniform) Abderrahim CHARIETE 42

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations Les paramètres de la simulation Paramètre Modèle de trafic Topologie Valeur Hot. Spot, Uniform 2 D 4 x 4 Mesh 200 flits/s Génération de trafic Taux d’injection Temps de simulation Taille du flit Loi de poisson 10 ms (100 flits/s), 12. 5 ms (80 flits/s), 16. 6 ms (60 flits/s), 25 ms (40 flits/s), 50 ms (20 flits/s) 10 s 8 octets 5 ms Abderrahim CHARIETE 43

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations (Hot. Spot) Sans contrôle Le taux d’injection est de 60 flits/s Avec contrôle (tampons = 20 flits) Le taux d’injection est de 60 flits/s 46% de gain en latence moyenne est constaté avec l’utilisation du mécanisme de contrôle de flux par rétroaction Abderrahim CHARIETE 44

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Le modèle de contrôle de flux par rétroaction L’étude d’évaluation (modèle Hot. Spot &Uniform) Les résultats des simulations (Uniform) Avec l’utilisation du mécanisme de contrôle, les informations sur la congestion des tampons sont transmises, pas-à-pas, jusqu’à atteindre les nœuds sources de trafic, qui adaptent leurs taux d’injection pour éviter le débordement des tampons Avec contrôle Sans contrôle Le taux d’injection est de 100 flits/s La taille des tampons = 4 flits Le taux d’injection est de 100 flits/s La taille des tampons = 10 flits Le taux d’injection est de 100 flits/s Abderrahim CHARIETE 45

Introduction État de l’art : approches d’optimisation & outils d’évaluation des No. Cs Approche de personnalisation de la topologie du No. C par insertion de liens Approche de gestion des ressources du No. C par allocation de l’espace tampon Approche d’évitement de la congestion dans le No. C par contrôle de flux Conclusions et perspectives Conclusions Perspectives Synthèse • L’approche de personnalisation de No. C par insertion de liens permet avec seulement 30 liens insérés d’avoir une amélioration moyenne de 30% sur la latence, de 15% sur la charge de communications et 24% sur la consommation d’énergie • Une nouvelle topologie fractale et récursive dénotée Frac. No. C (k) a été proposée • L’approche d’allocation de l’espace tampon dans le No. C permet de réaliser des performances similaires comparée à une méthode uniforme, tout en utilisant seulement 70% du budget des ressources • Le mécanisme de contrôle de flux par rétroaction proposé permet de garantir le nondébordement des tampons dans le No. C • Le mécanisme de contrôle réalise de meilleures performances en ce qui concerne la latence moyenne, avec un gain moyen de 46% sur l’ensemble des taux d’injection Abderrahim CHARIETE 46