基于路由交換的異構(gòu)計算系統(tǒng)算力擴展
01項目背景
片上網(wǎng)絡(luò)將片上路由器按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)互連,從而構(gòu)成一個片上微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同功能的IP核通過網(wǎng)絡(luò)接口NI接入到片上網(wǎng)絡(luò)中來,網(wǎng)絡(luò)接口對IP核發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝,形成固定格式的分組。片上路由器根據(jù)分組的目的地址信息,將數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中正確的傳輸?shù)侥康腎P核。片上網(wǎng)絡(luò)可以為系統(tǒng)中任意一對IP核之間實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)通信。互連網(wǎng)絡(luò)中的一些控制協(xié)議,例如流量控制機制、路由算法、任務(wù)調(diào)度機制、服務(wù)保障機制等,都可以應(yīng)用到片上網(wǎng)絡(luò)中來,以提高系統(tǒng)的通信效率。由于片上網(wǎng)絡(luò)采用分組交換,IP核之間數(shù)據(jù)通信的基本數(shù)據(jù)單元是分組,不同的分組根據(jù)目的地址信息在網(wǎng)絡(luò)中獨立傳輸。片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效的克服基于總線結(jié)構(gòu)的片上系統(tǒng)在大規(guī)模集成下的瓶頸,在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。多核,多片架構(gòu)將成為芯片設(shè)計的發(fā)展趨勢。
處理器多芯片之間的通信已經(jīng)成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸,處理器之間進行數(shù)據(jù)交互的能力或?qū)⒊蔀橄乱粋€集成電路發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)指標。針對不同應(yīng)用場景和性能要求,根據(jù)各自的架構(gòu)設(shè)計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage,NoP)協(xié)議,將使得集群芯片的性能得到進一步優(yōu)化。
02項目簡介
研究基于路由交換的異構(gòu)計算系統(tǒng)算力擴展總體架構(gòu),包含異構(gòu)計算資源節(jié)點之間、片上交換路由與片上處理資源之間、片上處理資源與外部接口之間的互連結(jié)構(gòu)與互連拓撲,如圖3所示。
設(shè)計與物理層解耦的輕量級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構(gòu)建多種拓撲的網(wǎng)絡(luò)。針對機載計算任務(wù)的算力提升需求,研究異構(gòu)計算節(jié)點的算力擴展問題,通過基于路由交換的、可擴展的互連構(gòu)建異構(gòu)計算系統(tǒng),采用輕量化互連協(xié)議實現(xiàn)異構(gòu)計算節(jié)點的低延時、高帶寬互連,驗證基于路由交換的異構(gòu)計算系統(tǒng)對于特定應(yīng)用的高速并行分布式處理效果。本系統(tǒng)的主體思想是將片上網(wǎng)絡(luò)(NetworkonChip,NoC)互連協(xié)議擴展到片間互連(NetworkonPackage,NoP),實現(xiàn)芯片內(nèi)部計算資源到集群芯片的延伸。
西安電子科技大學
2022-07-05