優先度逆転を低減させる優先度付きオンチップネットワーク向けルータアーキテクチャ

• 谷口, 将一

• 山崎, 大輝

• 笹川, 雄二郎

• 松谷, 宏紀

• 山崎, 信行

書誌事項

タイトル別名

• Router Microarchitectures for Reducing Priority Inversions in Priority-aware On-chip-networks

抄録

半導体集積技術の飛躍的な進歩にともない，Chip multiprocessor（CMP）に搭載されるコア数が増大しており，従来のバス等の接続方式ではチップ内の通信要求を満たすのは困難となってきている．そのため，大規模なCMPではコア数の増加に対して高いスケーラビリティを持つNetwork-on-Chip（NoC）が用いられる．CMPにおけるリアルタイム性やQuality of Service（QoS）のサポートの要求に対しては，優先度付きのパケットを扱えるNoC（優先度付きNoC）が用いられる．優先度付きNoCでは，低負荷時には優先度に基づいた制御が正確に行われるが，高負荷時には低優先度パケットが高優先度パケットをブロックするという問題（優先度逆転問題）が発生し，低優先度パケットが高優先度パケットの転送遅延を増加させてしまう．本論文では，優先度逆転を低減させる優先度継承手法とVirtual Channel（VC）奪取手法の2種類の手法を提案し，ハードウェアコストとネットワーク性能の評価を行った．優先度継承手法はハードウェアコストは低く抑えられたが，優先度逆転をほとんど低減されなかった．一方，VC奪取手法ではオーバヘッドは大きいものの，優先度逆転を大きく低減され，最高優先度パケットの転送性能を向上させた．

With advances in fabrication technology, the number of cores on chip multi-processors (CMPs) increases. And conventional interconnection fabrics, such as buses, cannot provide enough scalability for large-scale CMPs. Network-on-Chips (NoCs) are widely used as scalable interconnects for large-scale CMPs. Priority-aware NoCs that handle packets based on their priority are required for supporting Quality of Service (QoS) and guaranteeing real-time constraints on CMPs. Although packets are processed exactly with their priority for low workload, priority inversions that block high-priority packets with low-priority ones are introduced for high workload. In this case, the communication latency of higher-priority packets is increased by lower-priority ones. In this paper, Priority Inheritance (PI) method and Virtual Channel Stealing (VCS) method are proposed for reducing priority inversions and evaluated in terms of hardware cost and network performance. Although hardware overhead of the PI method is small, it does not avoid priority inversions in most cases. On the other hand, although the VCS method introduces larger hardware overhead, it improves the communication latency of highest-priority packets and reduces priority inversions.

収録刊行物

• 情報処理学会論文誌

  情報処理学会論文誌 54 (7), 1861-1872, 2013-07-15

キーワード

• [特集：組込みシステム工学] オンチップネットワーク，優先度逆転

詳細情報

• CRID: 1050001337903238272
• NII論文ID: 110009586565
• NII書誌ID: AN00116647
• ISSN: 18827764
• Web Site: http://id.nii.ac.jp/1001/00094362/
• 本文言語コード: ja
• 資料種別: journal article
• データソース種別:
  • IRDB
  • CiNii Articles