برچسب چیپ - فی گوو

طبق پیشبینی های انجام شده با پیشرفت روافزون تکنولوژی ساخت مدارات مجتمع، تعداد هسته های پردازشی در چند پردازنده های روی تراشه به 1000 هسته در سال 2020 و تعداد اجزای پردازشی و ذخیره سازی در سیستم های روی تراشه نیز به 300 واحد در سال 2015 خواهد رسید. از سوی دیگر، قابلیت ها و پیچیدگی برنامه های کاربردی به سرعت در حال افزایش است. به همین دلیل شاهد افزایش حجم و پیچیدگی الگوهای ارتباطی درون تراشه هستیم. عدم مقیاس پذیری و محدودیت پهنای باند گذرگاههای سنتی و نیز سربار مساحت و زمان طراحی بسیار زیاد اتصالات اختصاصی نقطه به نقطه سبب به کار گیری مفهومی به نام شبکه های روی تراشه شده است. این مفهوم در سال 1999 مطرح شد.

در ساختار شبکه روی تراشه باید چند مورد را مورد توجه قرار داد. تاخیر پیام و بروندهی از عواملی هستند که روی کارایی شبکه تاثیر گذارند. علاوه بر آن توان مصرفی هم از اهمیت زیادی برخوردار است. در سالهای اخیر با توجه به محدودیتهای موجود در بحث توان مصرفی ،پژوهش های زیادی 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 روشهای موجود برای بهینهسازی شبکههای روی تراشه، از یک دیدگاه میتوان این روشها را به دو دستهی کلی خاص منظوره و همه منظوره تقسیم کرد. در حالت خاص منظوره بهینهسازی شبکه براساس مشخصات و الگوی ترافیکی کاربرد مشخصی که قرار است بر روی آن سیستم اجرا شود، انجام میگیرد. در حالت دوم، بهینهسازی عمومی بوده و بدون توجه به یک کاربرد خاص انجام میشود.

همچنین روشهای بهینه سازی و معماری شبکه های روی 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 پهنای باند) برای بستههای شبکه قرار داده اند).

1-2- مکانیزمهای ارتباطی درون تراشه سنتی

در این قسمت ما دو نوع از مکانیزمهای ارتباطی را بررسی میکنیم. این مکانیزمها برای تراشه هایی استفاده میشوند که دارای تعداد کمی عنصر پردازشی و حافظهای هستند. این دو روش اتصالات نقطه به نقطه[1] و گذرگاه[2] میباشند. در اتصالات نقطه به نقطه بین هر دو هستهی 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 برای انتقال دادهها استفاده میکند، بهترین کارایی و توان مصرفی را برای برقراری ارتباط بین تعداد کم هستهها ارائه میکند. اما این روش مشکلات زیادی از جمله عدم مقیاس پذیری، پیچیدگی زیاد طراحی و مسیریابی اتصالات، و هزینهی پیاده سازی بالا را دارد. روش دیگر یعنی گذرگاه، هسته های پردازشی را با استفاده از یک کانال مشترک به یکدیگر متصل میکند. در مقایسه با روش قبل، گذرگاه، پیچیدگی طراحی سطح مدار کمتری دارد و چون از کانالهای کمتری استفاده میکند، هزینه ی پیاده سازی آن نیز پایینتر است. اما این روش دو مشکل اساسی دارد، یکی عدم مقیاس پذیری توان و دیگری کارایی. با زیاد شدن تعداد دستگاههای متصل به گذرگاه، طول آن و نیز مدارات ارسال و دریافت داده ی 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.