Abstract models of NoC-based MPSoCs for design space exploration

Abstract

MPSoCs baseados em NoCs podem fornecer alto desempenho em um único circuito integrado, atingindo centenas de bilhões de operações por segundo através do emprego de múltiplos elementos de processamento que se comunicam através de uma NoC operando a uma freqüência que excede 100 Tbps. Tais dispositivos podem suportar a execução simultânea de múltiplas aplicações (e. g. HDTV, múltiplos padrões de comunicação sem fio, tocadores multimídia, jogos), devido a características como alto desempenho, flexibilidade e eficiência em termos de consumo de energia. Devido a quantidade de alternativas inerentes ao grande espaço de projeto, a avaliação de MPSoCs baseados em NoCs em baixo níveis de abstração não prove o suporte necessário para encontrar a melhor arquitetura para a NoC considerando métricas de desempenho (e. g. latência, potência) de uma dada aplicação nas fases iniciais de projeto. Dessa forma, o projeto de MPSoCs baseados em NoCs requer modelos simples e precisos em alto nível de abstração, os quais possam gerar resultados precisos de desempenho, de cada alternativa de projeto, em um tempo de projeto razoável. Neste contexto, a presente Tese tem duas contribuições principais: (i) desenvolvimento de modelos de NoC abstratos, e (ii) integração dos modelos propostos dentro de um fluxo de projeto baseado em modelos, permitindo assim a exploração do espaço de projeto de MPSoCs baseados em NoCs nas fases iniciais do fluxo projeto.

NoC-based MPSoCs can provide massive computing power on a single chip, achieving hundreds of billions of operations per second by employing dozens of processing cores that communicate over a packet-switched network at a rate that exceeds 100 Tbps. Such devices can support the convergence of several appliances (e. g. HDTV, multiple wireless communication standards, media players, gaming) due to their comparatively high performance, flexibility and power efficiency. Due to the vast design space alternatives, evaluating the NoC-based MPSoCs at lower abstraction levels does not provide the required support to find out the most efficient NoC architecture considering the performance constraints (e. g. latency, power) of a given application at early design process stages. Thus, NoC-based MPSoCs design requires simple and accurate high level models in order to achieve precise performance results, of each design alternative, in an acceptable design time. In this context, the present Thesis has two main contributions: (i) development of abstract NoC models, providing accurate performance evaluation; and (ii) integration of the proposed models into a model-based design flow, allowing the design space exploration of NoC-based MPSoCs at early stages of the design flow.