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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Econômica

Tipo do Documento: Tese

Título: REDE INTRA-CHIP COM PREVISIBILIDADE DE LATÊNCIA PARA USO EM SISTEMAS DE TEMPO REAL.

Orientador
  • ANTONIO AUGUSTO MEDEIROS FROHLICH
Aluno
  • MARCELO DANIEL BEREJUCK

Conteúdo

Sistemas intra-chip ou soc (acrônimo de systems-on-chip) com múltiplas unidades de processamento heterogêneas tem sido usados pela indústria de silício como solução para disponibilizar o desempenho demandado pelas modernas aplicações multimídia. no entanto, a integração de um crescente número de unidades de processamento especializadas em um mesmo soc impõem um desafio para os mecanismos de interconexão de tais sistemas, que agora são obrigados a lidar com um grande número de fluxos de comunicação muito distintos, com requisitos de latência e largura de banda também muito distintos. como solução, a indústria do silício vem utilizando redes intra-chip ou nocs (acrônimo de networks-on-chip) com previsibilidade de latência para interligar tais unidades de processamento neste tipo de soc. no entanto, muitas aplicações neste domínio obteriam mais benefícios de uma noc que pudesse otimizar a utilização dos recursos para fluxos multimídia que toleram variações razoáveis na qualidade de serviço (em inglês quality of service - qos). será demonstrado ao longo deste documento que muitos destes sistemas são concebidos em torno de alguns fluxos de comunicações de tempo real muito restritos, que precisam ser tratados dentro de limites de tempo rigorosos (muitas vezes envolvendo comandos para o controle do sistema ou tarefas de sinalização de estado do sistema) e um grande número de fluxos multimídia menos restritos, que toleram variações muito maiores na latência e na largura de banda. a estratégia de projeto de nocs predominante na literatura para produzir interconexões para socs de tempo real baseia-se no mapeamento dos requisitos de comunicação de tarefas em tempo real (por vezes implementadas em hardware como componentes de propriedade intelectual dedicados) para os recursos de rede disponíveis em fases iniciais do projeto. este mapeamento, no entanto, muitas vezes é realizado considerando um cenário de pior caso e, portanto, resulta em reserva de recursos que poderiam ser dinamicamente realocados para outros fluxos. embora adequado para aplicações críticas de tempo real, esta estratégia resulta na má utilização de silício para aplicações multimídia com taxa de bits variável. neste contexto, esta tese apresenta uma rede que oferece previsibilidade na latência de pior caso, denominada de rtsnoc, e que foi projetada para o cenário no qual o sistema possui poucos fluxos de comunicação com restrições de tempo real rígidas, relacionados ao controle do sistema, e muitos fluxos de comunicação multimídia com restrições de tempo real menos rígidas. na verdade, uma latência de pior caso para tais fluxos multimídia pode ser determinado em tempo de projeto, de modo que os projetistas poderiam de fato modelar os fluxos de multimídia como sendo de tempo real suave (ou soft real-time), cuja degradação é proporcional à quantidade de fluxos flui ao longo da rede. no entanto, uma vez que a estratégia de roteamento adotada na rtsnoc não usa qualquer tipo de reserva de recursos em tempo de execução, neste documento tais fluxos serão designados como sendo “fluxos de melhor esforço” (em inglês best effort- be). a arquitetura da rede proposta baseia-se na intercalação de flits provenientes de diferentes fluxos em um mesmo canal de comunicação entre roteadores da rede, de modo que cada flit contém informações de roteamento. os resultados experimentais demonstram que a latência de pior caso na rede rtsnoc é, em média, mais baixa do que redes que executam a reserva de recursos, quando as redes estão operando com 80% de tráfego oferecido. além disso, é demonstrado analiticamente que fluxos de comunicação de tempo real projetados considerando o valor da latência de pior caso da rede sempre atenderão as restrições associadas a tarefas de tempo real rígidas, de modo que não há perda no limite de tempo para a execução de tais tarefas devido à contenção de recursos na rede.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.98399

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
4,98% 6,07% 7,61% 6,22% 6,53% 5,38% 6,19% 7,84% 7,38% 5,46% 7,53% 5,52% 4,89% 6,73% 5,30% 6,37%
ODS Predominates
ODS 8
ODS 1

4,98%

ODS 2

6,07%

ODS 3

7,61%

ODS 4

6,22%

ODS 5

6,53%

ODS 6

5,38%

ODS 7

6,19%

ODS 8

7,84%

ODS 9

7,38%

ODS 10

5,46%

ODS 11

7,53%

ODS 12

5,52%

ODS 13

4,89%

ODS 14

6,73%

ODS 15

5,30%

ODS 16

6,37%