Contexte :

Quand il y a plusieurs demandes d'accès à une seule ressource qui ne peut répondre qu'à une seule requête à la fois, il faut faire un choix entre les requêtes concurrentes. L'usage de ce type d'arbitrage (Scheduling) est très fréquent en informatique en général et en architecture matérielle en particulier, surtout dans le domaine de la conception architecturale des réseaux-sur-puce. Dans un routeur de réseau chaque lien connectant deux routeurs voisins ne peut être exploité que pour le transfert d'un seul paquet de donnée à la fois. Par conséquence quand il y a plusieurs paquets qui sont destinés à une seule sortie, la porte de sortie doit être dotée d’une stratégie d'arbitrage pour choisir entre ces paquets qui viennent des différentes entrées.

 

Toutefois, vue le coût du matériel, la méthode d'arbitrage d'un routeur de réseau-sur-puce ne peut pas être aussi compliquée et sophistiquée que les méthodes de scheduling logiciel (e.g. ceux utilisés par un OS). Round-Robin et First-Come-First-Served (FCFS) sont deux méthodes parmi les plus utilisées dans les systèmes Best-Effort. Un système Best-Effort est un système dans lequel on cherche à optimiser la  performance moyenne plutôt que la performance pire-cas. Bien que du point de vue de la performance (Best-Effort) First-Come-First-Served semble être une des meilleures, aujourd'hui la majorité des routeurs des réseaux-sur-puce utilisent Round-Robin comme la stratégie d'arbitrage des portes de sortie. Round-Robin s'est montrée à la fois comme une stratégie d'arbitrage très simple à être implémentée en matériel, et une méthode équitable avec une bonne performance. La raison pour laquelle les concepteurs des routeurs n'ont pas opté pour FCFS est le coût matériel de son implémentation car jusqu'au présent, autant que nous sachions,  il n'y avait pas une façon pour l'implémenter en matériel avec un coût acceptable et comparable avec Round-Robin.

 

Objectifs :

Nous proposons une nouvelle façon et un circuit innovant  pour implémenter la méthode  FCFS, avec une moindre complexité. Dans ce contexte, nous proposons ce stage pendant lequel le stagiaire cherchera à évaluer notre circuit en le comparant de manière systématique avec l'arbitrage Round-Robin.

 

Réalisation : Les étapes du stage sont les suivantes:

 

1)    faire une étude bibliographique sur les réseaux-sur-puce et sur l'implémentation matérielle des stratégies d'arbitrage ;

2)    décrire en VHDL les modèles RTL (synchrone et asynchrone) des deux méthodes d'arbitrage Round-Robin et FCFS ;

3)    modifier le modèle SystemC d'un réseau-sur-puce existant (DSPIN) afin de remplacer l’arbitrage actuel de type Round-Robin par un arbitrage FCFS ;

4)    évaluer et comparer les deux méthodes en termes de latence, bande-passant, surface, consommation, etc.

 

Contact : Hamed Sheibanyrad (hamed.sheibanyrad@lip6.fr)