Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2008

Selbstorganisation in Network-on-a-Chip Architekturen

Prof. Dr. Theo Ungerer
Universität Augsburg
Institut für Informatik

Prof. Dr. Nader Bagherzadeh
University of California, Irvine
Department of Electrical Engineering and Computer Science

Multicore-Systeme eröffnen neue Dimension in Bezug auf Rechenleistung und die Möglichkeit bisher getrennte Funktionseinheiten auf einem Chip zu integrieren. Die Firma Intel hat kürzlich ihren Teraflop-Chip vorgestellt, eine Multicore-Architektur mit 80 Kernen. Die Latenzzeiten bei der Kommunikation werden durch die Integration der Kerne deutlich verringert. Drüber hinaus wurde das neuartige Konzept eines Netwok-on-a-Chip (NoC) für die Kommunikation zwischen den Kerne eingeführt. Ziel dieser Kooperation ist die Erforschung und Verbesserung von Selbstoptimierungsstrategien für das Routen der Nachrichten sowie die Analyse des Energieverbrauchs und der zusätzlich benötigten Chipfläche. Die Selbstoptimierung soll ausschliesslich durch lokales Wissen ein globales Optimierungsverhalten erzeugen und den Gesamtdurchsatz des Netzwerks bei unterschiedlichen Kommunikationsmustern verbessern. Die Forschergruppe von Prof. Bagherzadeh an der University of California in Irvine hat einen Multicore-Chip mit einem NoC entwickelt, auf dessen Struktur die Selbstoptimierungsalgrithmen der Forschergruppe von Prof. Ungerer an der Universität Augsburg erforscht werden.

Abschlussbericht
Diese Kooperation ist die Weiterführung eines früheren BaCaTeC-Kooperationsvorhabens (“Entwurfsprinzipien für autonome und organische echtzeitfähige System-on-Chips”, siehe bacatec.de => "Geförderte Projekte" => Juli 2004"). Die gemeinsame Arbeit der Forschergruppen von Prof. Dr. Theo Ungerer und Prof. Dr. Nader Bagherzadeh führte zu Ideen, wie die Leistung eines NoC (Network-of-Chip) durch Selbstorganisationsprinzipien erhöht werden kann.

Die Router des NoC arbeiten selbstorganisierend indem sie Information über ihre aktuelle Last austauschen. Diese Information wird genutzt um Pakete so zu leiten, dass Überlast- oder fehlerhafte Bereiche umgangen werden und der Durchsatz insgesamt erhöht wird. Durch die Forschungskooperation wurden derartige selbstorganiserende NoC-Routing-Techniken untersucht und Hardware-Implementierungen bezüglich ihres Platzbedarfs, Energieaufwands sowie der Erkennung von Hardware-Ausfällen und deren Umgehung eingeschätzt. Die Reduzierung des Platzbedarfs und des Energieaufwandes wurden an der Universität von Kalifornien in Irvine betrachtet, die Ausfallserkennung und -umgehung wurden an der Universität Augsburg untersucht und führten zu einem erfolgreichen EU-Projekt, dem TERAFLUX EC FP-7 Projekt mit Laufzeit Januar 2010 bis Dezember 2013.

Die gemeinsame Forschung wurde durch BaCaTeC-geförderte Forschungsreisen von Nader Bagherzadeh (Sommer 2008) an die Universität Augsburg und zwei Reisen von Theo Ungerer an die Universität von Kalifornien in Irvine (Frühjahr und Herbst 2009) ermöglicht.