基于路由交換的異構計算系統算力擴展
01項目背景
片上網絡將片上路由器按照一定的拓撲結構互連,從而構成一個片上微網絡結構。不同功能的IP核通過網絡接口NI接入到片上網絡中來,網絡接口對IP核發送的數據進行數據封裝,形成固定格式的分組。片上路由器根據分組的目的地址信息,將數據分組在網絡中正確的傳輸到目的IP核。片上網絡可以為系統中任意一對IP核之間實現透明的數據通信。互連網絡中的一些控制協議,例如流量控制機制、路由算法、任務調度機制、服務保障機制等,都可以應用到片上網絡中來,以提高系統的通信效率。由于片上網絡采用分組交換,IP核之間數據通信的基本數據單元是分組,不同的分組根據目的地址信息在網絡中獨立傳輸。片上網絡技術能夠有效的克服基于總線結構的片上系統在大規模集成下的瓶頸,在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現出了巨大的優勢。多核,多片架構將成為芯片設計的發展趨勢。
處理器多芯片之間的通信已經成為制約系統性能的瓶頸,處理器之間進行數據交互的能力或將成為下一個集成電路發展的關鍵技術指標。針對不同應用場景和性能要求,根據各自的架構設計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage,NoP)協議,將使得集群芯片的性能得到進一步優化。
02項目簡介
研究基于路由交換的異構計算系統算力擴展總體架構,包含異構計算資源節點之間、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構與互連拓撲,如圖3所示。
設計與物理層解耦的輕量級網絡架構,使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構建多種拓撲的網絡。針對機載計算任務的算力提升需求,研究異構計算節點的算力擴展問題,通過基于路由交換的、可擴展的互連構建異構計算系統,采用輕量化互連協議實現異構計算節點的低延時、高帶寬互連,驗證基于路由交換的異構計算系統對于特定應用的高速并行分布式處理效果。本系統的主體思想是將片上網絡(NetworkonChip,NoC)互連協議擴展到片間互連(NetworkonPackage,NoP),實現芯片內部計算資源到集群芯片的延伸。
西安電子科技大學
2022-07-05