| Περίληψη |
Τα δίκτυα διασύνδεσης των ψηφιακών συστημάτων σε chip θεωρούνται κατάλληλη εφαρμογή για ασύγχρονη σχεδίαση, ώστε να αξιοποιηθούν τα πλεονεκτήματά της. Στην εργασία αυτή υλοποιήθηκε και μελετήθηκε το CHAIN, ένα ασύμμετρο, ασύγχρονο δίκτυο διασύνδεσης, χωρίς σταθερή τοπολογία που χρησιμοποιεί κωδικοποίηση δεδομένων one-hot (1-από-n). Η ταχύτητα λειτουργίας των δικτύων διασύνδεσης είναι άμεσα εξαρτώμενη από την χωροθέτηση και διασύνδεσή τους, οπότε η ανάπτυξη μοντέλων που θα εκτιμούν την απόδοσή τους πριν την υλοποίηση είναι επιθυμητή. Οι στόχοι της εργασίας είναι η αναλυτική μελέτη της απόδοσης του CHAIN και η ανάπτυξη μοντέλων για την αξιολόγηση της απόδοσης ασύγχρονων δικτύων διασύνδεσης. Μετά τη διαδικασία Χωροθέτησης και Διασύνδεσης του CHAIN με βιομηχανικής ποιότητας εργαλεία, αποδείχθηκε ότι στη βασική του υλοποίηση (κωδικοποίηση 1-από-4 και ένα επίπεδο) δεν είναι κατάλληλο για υψηλής ταχύτητας μεταδόσεις δεδομένων. Για τον λόγο αυτό εξετάστηκαν με την ίδια διαδικασία διάφορες εναλλακτικές υλοποιήσεις του, ώστε να συσχετιστεί το μήκος κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται με τον χρόνο κύκλου του δικτύου. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν η αλλαγή του μήκους κωδικοποίησης και η υλοποίηση παράλληλων δικτύων για να βρεθεί πόσο επηρεάζεται ο χρόνος κύκλου. Τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν για την εκτίμηση της απόδοσης προσομοιώνουν την πραγματική διαδικασία χωροθέτησης και διασύνδεσης του δικτύου, θεωρώντας ότι το εμβαδό των μονάδων του είναι κλιμακόμενο σε σχέση με την κωδικοποίηση. Το πρώτο από τα μοντέλα που υλοποιήθηκαν είναι ένα αναλυτικό μοντέλο που βασίζεται σε λογικές υποθέσεις σχετικά με τη χωροθέτηση και διασύνδεση των μονάδων του δικτύου. Το δεύτερο μοντέλο χρησιμοποιεί απλούς αλγορίθμους χωροθέτησης και διασύνδεσης ώστε να προσεγγίσει την πραγματική διαδικασία. Επιλέχθηκε ο αλγόριθμος Cluster Growth για τη χωροθέτηση και ο αλγόριθμος του Lee για τη διασύνδεση των μονάδων. Στη συνέχεια, γίνονται εκτιμήσεις του χρόνου κύκλου του δικτύου βασισμένες στην έννοια της πυκνότητας καναλιού και λαμβάνονται υπόψιν οι καθυστερήσεις των διασυνδέσεων. Το τρίτο μοντέλο χωροθετεί τυχαία τις μονάδες και ακολουθεί την πρηγούμενη διαδικασία για την εκτίμηση του χρόνου κύκλου. Το δεύτερο και τρίτο μοντέλο είναι πλήρως αυτοματοποιημένα και έχουν το πλεονέκτημα του πολύ μικρού χρόνου υπολογισμού. Στα πλαίσια της εργασίας τα μοντέλα εφαρμόστηκαν σε τυπικές τοπολογίες CHAIN, αλλά μπορούν να εφαρμοστούν γενικά σε οποιαδήποτε τοπολογία. Για να αξιολογηθεί η ακρίβεια και η ρεαλιστικότητα των μοντέλων που υλοποιήθηκαν, συγκρίνονται οι εκτιμήσεις τους για τον χρόνο κύκλου στις τοπολογίες CHAIN με τα αποτελέσματα της πραγματικής χωροθέτησης και διασύνδεσής τους. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης δείχνουν ότι τα δύο πρώτα μοντέλα είναι αρκετά ακριβή για δίκτυα με πρακτικά μήκη κωδικοποίησης. Το τρίτο μοντέλο, λόγω του αλγορίθμου τυχαίας χωροθέτησης, δίνει λιγότερο ακριβείς εκτιμήσεις, καθώς δεν προσεγγίζει καλά την πραγματική χωροθέτηση του δικτύου. Το δεύτερο μοντέλο είναι το ρεαλιστικότερο και προσεγγίζει με μεγάλη ακρίβεια τα πραγματικά αποτελέσματα. Οπότε, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί γενικά για την εκτίμηση της απόδοσης ασύγχρονων δικτύων διασύνδεσης πριν αυτά υλοποιηθούν.
|
Αξιολόγηση ασύγχρονων τεχνικών διασύνδεσης για ψηφιακά συστήματα σε Chip
