دانلود رایگان ترجمه مقاله تخصیص بافر دینامیکی آگاه از حرارت ( آی تریپل ای 2014)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2. آثار مربوطه
A. مسیریابی راه ترافیک حرارتی آگاه تطبیقی (جدول) [5] برای حل مشکل توزیع دمای نامتعادل در سیستم های NOC، چن و همکاران پیشنهاد TTABR را کرده اند که هدف آن به تعادل رساندن دما بر روی تراشه با متعادل کردن توزیع ترافیک بوده است. TTABR مسیرهای چندگانه غیر حداقل (به عنوان مثال، مسیرهای کمربندی) برای افزایش تنوع مسیر جانبی را فراهم می کند. بر اساس اطلاعات ترافیک شبکه، TTABR انطباقی می تواند مسیر حداقل یا غیر حداقل را را انتخاب نماید. از آنجا که از تنوع مسیر جانبی بیشتری برخوردار است، TTABR می تواند بار ترافیکی در سیستم شبکه را متعادل سازد، که باعث می شود توزیع درجه حرارت متعادل تر باشد. با این حال، TTABR نمی تواند از انتقال بسته از مسیر یابی از طریق منطقه بالقوه کانون جلوگیری کند زیرا این راه تنها به اطلاعات ترافیک اشاره دارد. اگر روتر تنها اطلاعات ترافیک را در نظر بگیرد و بیش از حد انتشار بسته به سمت منطقه غیر متراکم گسترش پیدا کند، کانون حرارتی در زمان نمونه برداری بعدی ظاهر خواهد شد.

B. الگوریتم مسیریابی بلادرنگ حرارتی بودجه مبتنی بر راه (PTB3R) [12] بسیاری از مسیریابی های تطبیقی حرارتی آگاه پیشنهاد شده بودند تا به صورت پویا مسیر را بر اساس اطلاعات ترافیک انتخاب کنند تا از هات اسپات حرارتی جلوگیری کنند[4-6]. کو و همکاران پیشنهاد مسیریابی بلادرنگ حرارتی مبتنی بر راه را کرده اند. (PTB3R). نویسنده از یک شاخص به نام میانگین زمان برای دریچه گاز (MTTT) استفاده می کند که از اطلاعات حرارتی، برای حل مشکل عدم تعادل حرارتی در 3D NoC به دست آمده است. با این حال، سنسور در هر یک بار در ده میلی ثانیه اطلاعات حرارتی را دریافت می کند. از این رو درجه حرارت اطلاعات استاتیک و طولانی مدتی است که با توجه به فعالیت های ترافیک نمونه گیری می شود. همچنین، منطقه خنکتر نشان دهنده منطقه ای است که در آن بسته به ندرت انتقال داده می شود و یا برای مدت زمان طولاتی در این منطقه متراکم خواهد شد. این روش منجر به تراکم شدید و تخریب عملکرد خواهد شد. به همین دلیل، نویسنده MTTT را نرمالیزه کرد تا این که نسبت توزیع در هر جهت نرمالیزه شود. شبه مولد عدد تصادفی برای نمونه گیری تصادفی انتخاب از جهات مختلف برای هر بسته مطابق با نسبت توزیع نرمال مورد نیاز است. این روش تراز حرارتی در هر لایه را به دست خواهد آورد و باعث رسیدن به توان عملیاتی بالاتر در مش و هزینه های سربار سخت افزار منظم تری خواهد شد.

3. تخصیص بافر حرارتی آگاه دینامیک برای الگوریتم مسیریابی فعال
همانطور که قبلا اشاره شد، مسیریابی های تطبیقی حرارتی آگاه از اطلاعات ترافیک بدون توجه به شرایط حرارتی استفاده می کنند و می توانند به راحتی منجر به عدم تعادل حرارتی و هات اسپات حرارتی شوند. به متعادل کردن توزیع ترافیک، آنها به طور کلی سعی می کنند تا مشکل ازدحام را حل کنند.. با این حال تولید گرما می تواند از وضعیت ترافیک جریان ثابت ناشی شود. در این شرایط، روتر ممکن است بسته های بیش از حدی را تغییر دهد و در نتیجه بیش از حد گرم شود. از سوی دیگر، الگوریتم مسیریابی تنها با استفاده از اطلاعات حرارتی یا توزیع MTTT نرمال برای انتخاب یک مسیر خنک تر می تواند در تراکم شدید یا حرارت اضافی استفاده شود. علاوه بر این، نمی تواند مسیر غیر متراکم را از منطقه خنک تر تشخیص بدهد.
برای حل این مشکلات، ما یک تخصیص بافر بلادرنگ پویای حرارتی (PTDBA) را پیشنهادی برای محدود کردن منابع مسیریابی در اطراف منطقه بیش از حد گرم شده پیشنهاد داده ایم. پس از آن، الگوریتم مسیریابی فعال برای دوباره توزیع کردن بار ترافیکی برای رسیدن به تعادل حرارتی استفاده می شود. روش پیشنهادی ما نه تنها از اطلاعات حرارتی به دست آمده، بلکه وضعیت ترافیک را نیز به حساب می آورد. همه توصیفا در جزئیات زیر شرح داده شده اند:

A. طرح تخصیص بافر پیشنهادی بلادرنگ پویای حرارتی (PTDBA)
درجه حرارت در دامنه زمانی و مکانی تغییر می کند. ما همیشه می خواهیم بسته ها را به منطقه با درجه حرارت پایین تر با نرخ یا آهسته تر از افزایش درجه حرارت منتقل کنیم تا مشخصات حرارتی در سیستم سه بعدی به تعادل برسد.
نرخ افزایش دما (RTI) به عنوان اطلاعات موقت حرارتی تعریف شده است. اگر واحد زمان در ماه سپتامبر به عنوان یک درجه در نظر گرفته شود، نرخ افزایش درجه حرارت از مدل پیش بینی حرارتی [11] می تواند به صورت زیر نوشته شود:

که در آن TS دوره نمونه برداری است و T (T + TS) درجه حرارت پیش بینی شده از مدل پیش بینی حرارتی است. RTI نشان دهنده مقدار افزایش درجه حرارت در دوره نمونه برداری از درجه حرارت است. RTI به حجم سوئیچینگ بر روی روتر از درجه حرارت در هر دوره نمونه برداری مربوط می شود. ما می توانیم ترافیک بر روی روتر بیش از حد گرم شده را با تنظیم حداکثر تعداد flitها در درون بافر از روترهای همسایه آن بسته به تفاوت فضایی ارزش RTI های نوشته شده تنظیم کنیم. بنابراین، طرح PTDBA نه تنها اطلاعات حرارتی زمانی پیش بینی شده را، بلکه تفاوت فضایی RTI را نیز به حساب خواهد آورد.
در شکل 2، یک روتر بیش از حد گرم شده در وسط وجود دارد. اگر RTI روتر A، B یا D کمتر از روتر بیش از حد گرم شده باشد، حداکثر تعداد flitها در درون بافر در جهت روتر بیش از حد گرم شده تنظیم خواهند شد. ما حداکثر تعداد flitها به این بافر را به دو مورد کاهش می دهیم. بر اساس مسیریابی کرم چاله، سر flit(H) و بدنه flit در (F) از جریان 1 به سمت بافر ورودی شرقی روتر تحت فشار قرار می گیرد، و باقی مانده flitها در بافر روتر بیش از حد گرم شده (داغ) و روتر D باقی خواهند ماند. اگر سر flit(H) از جریان 1 از پورت خروجی در روتر A اجازه ورود را دریافت نکند، پورت خروجی در روتر گرم و روتر D نمی تواند بسته های دیگر را رها کند. از این رو وضعیت به راحتی باعث القا کردن تراکم در منطقه بیش از حد گرم شده می شود اگر بسته در گره منبع به سمت شمال تحت جریان 1، 2 و 3 موجود منتقل نشود. در این سناریو، بسته منتقل شده توسط گره منبع به راحتی می تواند منطقه بیش از حد گرم و متراکم را دور بزند.
ما بیشتر نیز می توانیم وضعیت را ساده کنیم. به عنوان مثال در شکل 3، عمق کانال به طور پیش فرض در بافر به تعداد 8 واحد از flitها در بر روی سخت افزار است. در کار ما، ما حداکثر مجاز flitها در بافر را تنظیم می کنیم.
مرحله 1: ابتدا حداکثر مجاز flitها در در بافر روتر A و B به تعداد 4 تا تنظیم شده است.
مرحله 2: اگر RTI روتر A بیشتر از روتر B باشد (RTI A- RTI B> 0)، حداکثر flitها در بافر روتر ب به مقدار دو تا کاهش می یابد و به روتر A افزوده می شود و منطق مانیتور نیز توسط PRTM کنترل می شود.
مرحله 3: ما به راحتی می توانیم مشاهده کنیم که روتر A نمی تواند هیچ بسته دیگری را به سمت شرق انتقال دهد، چرا که همه فضای بافر غربی در روتر B اشغال شده است که در مرحله 3 از شکل 3 نشان داده شده است.
افزایش در بافر شرقی روتر می تواند flitهای بیشتر را از بسته ها دریافت کند به طوری که روتر B توانایی بهتری برای انتقال بسته ها از یک منطقه خنک به منطقه دیگری دارد علاوه بر این که به جهت و به طرف روتر A نیز حرکت می نماید. کوتاه شدن بافر ورودی غربی روتر B می تواند منجر به این شود که بسته های آینده به منطقه ای که بیش از حد در منطقه گرم شده اند (روتر A در این سناریو) حرکت نکنند، در نتیجه سوئیچ به راحتی در روتر A رخ می دهد.
این طرح از PTDBA حداکثر تعداد flitها که به درون بافر فشار داده شده اند و در آنجا قرار دارند را کاهش دهد و به سمت روتر برای کاهش فرکانس بسته های سوئیچینگ در منطقه بیش از حد گرم حرکت دهد. به این ترتیب، این طرح می تواند تولید حرارت و پخش را کاهش بدهد به دلیل که وضعیت ترافیک دیگر به صورت جریان ثابت در منطقه نیست و بنابراین نقاط و در این منطقه بسته های کمتری را سوئیچ می کنند. ما به نوبه خود مناطق بیش از حد گرم شده را به مناطق متراکم تبدیل کرده ایم. در نتیجه، ما می توانیم تا زمانی که بسته ها می توانند مناطق متراکم را دور بزنند و یا مسیر انحرافی دیگری را انتخاب کنند، تعادل حرارتی داشته باشیم.