Institut für Mikroelektronische Systeme Studium Studien- & Abschlussarbeiten Abgeschlossene Arbeiten
Konzeptionierung und Evaluierung eines Tool-Flows zur emulationsbasierten Analyse von Network-on-Chip-Architekturen

Konzeptionierung und Evaluierung eines Tool-Flows zur emulationsbasierten Analyse von Network-on-Chip-Architekturen

Betreuung:  Payá Vayá, Guillermo
Student/in:  Achim Schmider
Jahr:  2014
Datum:  31-10-14
Laufzeit:  23.04.2014-31.10.2014
Ist abgeschlossen:  ja

Am Fachgebiet „Architekturen und Systeme“ des Instituts für Mikroelektronische Systeme werden VLSI-Architekturen für Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung mit besonderen Anforderungen an Echtzeitfähigkeit und Verlustleistung konzipiert und implementiert.


Ein Forschungsschwerpunkt sind dabei Multi- und Manycore-Systeme. Um die zur Verfügung gestellte Parallelität effizient nutzen zu können, ist es wichtig, abzuarbeitende Aufgaben günstig auf die Verarbeitungseinheiten zu verteilen sowie die Kommunikation zwischen diesen Einheiten effizient zu gestalten.


Eine Alternative zu herkömmlichen, zentralisierten Bussystemen bieten so genannte Network-On-Chips (NOCs). Sie bestehen aus mehreren Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (links), die wiederum mit sog. Switches verbunden sind. Dadurch können unterschiedliche Nachrichten auf unterschiedlichen Wegen übermittelt werden, was die Robustheit und den Parallelisierungsgrad erhöht. In Abhängigkeit von Topologie und Eigenschaften, erfordern NOCs einen größeren Hardwareaufwand als zentralisierte Bussysteme, weswegen situationsabhängig bewertet werden muss, ob ein NOC eingesetzt werden kann und wie es beschaffen sein muss.


Um eine Verteilung auf die zur Verfügung stehenden Verarbeitungseinheiten (Scheduling) vornehmen zu können, muss eine konkrete Anwendung hinsichtlich der abzuarbeitenden Teilaufgaben (Tasks) beschrieben werden können. Häufig werden dazu Taskgraphen eingesetzt. Zur Evaluation der verschiedenen Implementierungen existiert am IMS ein Emulationssystem bestehend aus Software- und Hardwarekomponenten, welches allerdings zur Verarbeitung von Taskgraphen ungeeignet ist.

Herr Schmider erhält deshalb die Aufgabe, sich zunächst über die Darstellung von Taskgraphen zu informieren und ein für die Durchführung dieser Arbeit geeignetes Darstellungsformat festzulegen. Im Anschluss soll die am Institut vorhandene NOC-Umgebung so erweitert werden, dass den Verarbeitungseinheiten aus dem Taskgraphen extrahierte Tasks zugewiesen werden können. Um den aktuellen Zustand sowie Betriebsparameter (Auslastung, Warteschlangentiefe) zur Laufzeit abfragen zu können, sollen die NOC-Komponenten um Monitoring-Fähigkeiten erweitert werden. Abschließend soll eine Entwurfsraumexploration der NOC-Parameter in Verbindung mit an die Ausführungseinheiten angepasstem Scheduling durchgeführt werden.