オンチップインターコネクトの新興企業がネットワーク理論を使用してデッドロックを回避

  • 28th 5 2014

オンチップインターコネクトの新興企業がネットワーク理論を使用してデッドロックを回避

Chris Edwards | 2014年5月28日

URL: http://www.techdesignforums.com/blog/2014/05/28/netspeed-network-on-chip-noc-synthesis/

 

新興企業は、かなり大規模なコンピュータネットワーク用に開発された理論を使用して、SoCの統合時間の短縮を図っています。NetSpeed Systemsは、ネットワークオンチップ(NoC)アーキテクチャに加えて、特定のSoCに最適なタイプのネットワーク、すなわち消費電力と性能のバランスがとれたデッドロックフリーのネットワークを合成するよう設計された一連のツールを開発しました。

NetSpeedのCEOであるSundari Mitraは、NoCの実装にはインターコネクトIPとインターフェイスだけでは足りない、という認識に基づいてNetSpeedが開発に取り組んでいると述べています。「このアイデアを生み出したのは、NoCソリューションと呼ばれるものですが、その取り組みのいずれも、ネットワーキング業界によって開発された理論が関連しているとは思いませんでした。私は、ネットワーキング業界が既にこれらの問題を解決したと言っていたのです。彼らはクロスバーからの混雑がひどすぎることに気付きました。そこで、彼らは代替策としてトラフィック管理を思いつきました。私は、それがはたしてSoC環境に適応できるのかと思いました。」

それと同様に、コンピュータネットワーク理論は20年前に開発されましたが、1980年代の研究に遡ります。これは、大規模なネットワークにおけるデッドロックなどの問題に取り組んでいた、スタンフォード大学のBill Dally教授などのコンピュータ研究者によるものです。これは、ワームホールルーティングに基づく、効率のよいネットワークの開発につながりました。このルーティング方式では、デッドロックを回避するためにルーティングベースのメカニズムを採用しました。

 

NoCジェネレータ

これらのシステムと同様に、NetSpeedが開発したOrion NoCアーキテクチャは、2013年にHot Chips Conferenceで発表されました。GeminiキャッシュコヒーレントNoCには、デッドロックフリーのインターコネクトを作成するためのワームホールルーティング分析とグラフベースルーティング分析の組み合わせを提供する設計が含まれています。

「次世代のICは、まさに膨大な数のIPであふれています。それは、SoCの複雑さがいかに進行し、SoCで必要なものがどう変化しているかを示しています。グローバルな最適化に必要なシステム分析方法の多くが不足しています。非常に柔軟でコンフィグラブルなIPが必要とされています。それは差別化の力となります。これは、過去20年間にわたって築き上げられた原理に従う、真のオンチップネットワークです。」と、Mitraは述べています。

「NetSpeedはSoCレベルの合成プラットフォームを開発しました。当社は消費電力、性能、およびチップ面積の指標を採用しています。それはIPブロックのライブラリを指します。オンチップインターコネクトの定義を考える際に問題を解決するための大規模な依存性グラフを作成します。当社は数学の方程式を使用してSoCグラフのモデリングを行います。」

「NoCを提供している競合他社もあります。しかし、当社はネットワークが使用するアルゴリズム、チャネルの数を、責任を持って把握し、それを自動的に行います。」

ツールはシステム記述を取り込み、サポートする必要があるNoCのキャッシュコヒーレンシ要素のタイプを評価します。たとえば、コア間のトラフィックがボトルネックになっていない場合、ユーザは、キャッシュ間のトラフィックを減らすのに有効な完全なMOESIプロトコルから、単純な3ステートまたは4ステートプロトコルに実装を切り替えることを決定できます。

 

IPの互換性

AXI3およびAXI4インターフェイスとの互換性を実現するために、「当社はシムレイヤーを提供し、パケットレベルでプロトコルの変換を行っています。当社はARMベースのプロトコルとその他の独自の実装をサポートしています。」と、Mitraは述べています。

NetSpeedのビジネス開発部門担当副社長Anush Mohandassは次のように述べています。「最初に設計者に、ワークロードモデルを提供し、さまざまなトランザクションの平均バンド幅やピークバンド幅などの属性を指定していただきます。設計者がシミュレーションによってさまざまなトラフィックトレースをよく把握できるようになったら、さらに制約を指定できます。」

ユーザは、使用するツールのソースフロアプランを作成できます。または、トラフィックおよび制約から得た情報を使用し、疑似アニーリング法法に基づいてIC実装ツールのフロアプランを作成できます。この手法は、より完成度の高いICプロセスに使用されている配置アルゴリズムと似ています。

「当社は論理的に最適化されたフロアプランを作成できますが、場合によってはI/Oの配置に関してチームに考えがあるため、それが必ずしも適切であるとは言えません。まだサポートされていませんが前に進みつつあり、DEFファイルの形式でレイアウト情報を提供できます。」と、Mitraは述べています。

現在は、合成のためのRTLと制約が出力されます。ただし、特定のプロセステクノロジにマッピングするために必要なものは除きます。

Mitraは、強力なツール要素が含まれているが、NetSpeedはIPベースのビジネスモデルを選んだと述べています。「お客様に構成プラットフォームが提供されます。構成が生成されたら、料金が発生します。これにはライセンス料とロイヤルティ要素が含まれており、DenaliやTensilicaが使用しているモデルと非常に似ています。

「当社のIPを使用しているお客様が実際にいます。」と、かなりの数に上るが、まだ名前が未公表のネットワーキングおよびモバイルシステムのユーザを指して、Mitraは述べています。

ArterisやSonicsと同様に、NetSpeedはNoCのスペシャリストとしてDAC 2014に出展します。

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