Approximate communication techniques exploration for efficient nano-photonics interconnects
Exploration de techniques de communication approximatives pour des intercon-nexions nano-photoniques efficaces
Résumé
Over the years, System-on-Chip (SoC) has evolved from a single processor in a chip to multi/many processors in chips containing billions of transistors. With the evolution of SoC, new re- search topics have risen on interconnect between processors in a chip. Network-on-Chip(NoC) has been proposed as a solution for more dynamic communication links to connect large number of Intellectual Property (IP)s. Secondly, to overcome drawbacks of electrical NoC, Optical communica- tion link has been proposed as a promissing so- lution. This type of NoC provides low latency and high bandwith, but it suffers from low power effi- ciency. In this thesis, we address this topic and we aim to develop techniques to manage laser power consumption. To address this challenge, we exploit the approximation concept and we apply it to the ONoC to propose two types of communications: Accurate and Approximate communication. Our proposal is applied to Floating-Point (FP) numbers by using low-power optical signals for LSB, at the cost of higher error rate. These approximate op- tical signals allow a drastic reduction in the laser power consumption. In parallel, to ensure the com- munication accuracy on MSBs, the laser power lev- els are remained using high power signals. Simu- lations results demonstrate that a reduction of to 42% of laser power can be obtained for Stream- Cluster application with a limited degradation at the application level. Furthermore, we propose to manage the communications accordong to the dis- tance between source and destination cores. How- ever, this fine-grain distance-aware management could be too costly, so we propose a low over- head distance-aware technique based on only two distances Short/Long classes. The results of our evaluation show drastic laser power reduction of 20%for example for StreamCluster application.
Depuis leur apparition, les systèmes sur puce (SoC) ont évolué en intégrant progessive- ment un nombre croissant de processeurs conte- nant des milliards de transistors. Avec cette évolu- tion des SoC, de nouveaux sujets de recherche ont surgi, en particulier concernant les interconnexions entre les cœurs. Le concept de réseau sur puce (NoC) a été proposé comme solution pour suppor- ter des communications plus dynamiques pour ce type d’architectures. Néanmoins, ces NoCs élec- triques présentent des inconvénients en termes de latence et de consommation. Pour surmon- ter ces problèmes, les réseaux optiques (ONoC) sont apparus comme une réelle opportunité de par leur faible latence de communication et une grande bande passante. Toutefois, ces réseaux souffrent d’une faible efficacité énergétique. Dans cette thèse, nous proposons des techniques pour gérer la consommation d’énergie des ONoCs. Pour cela, nous exploitons le concept d’approximation et nous l’appliquons à ces réseaux pour proposer des communications précise ou approximables. Notre proposition s’applique aux nombres à vir- gule flottante (FP) en utilisant des signaux op- tiques de faible puissance pour les LSB, au prix d’un taux d’erreur plus élevé. Ces signaux optiques approximatifs permettent une réduction drastique de la consommation d’énergie du laser. En paral- lèle, pour assurer la précision de la communica- tion sur les MSB, les niveaux de puissance laser sont maintenus en utilisant des signaux de forte puissance. Les résultats des simulations montrent qu’une réduction de 42% de la puissance laser peut être obtenue pour l’application StreamClus- ter avec une dégradation limitée au niveau de l’ap- plication. De plus, nous proposons de gérer les communications en fonction de la distance entre les cœurs source et destination. Pour limiter la complexité, nous proposons une technique de ges- tion de la distance avec un faible coût basée sur deux classes de distances : courtes ou longues. Les résultats de notre évaluation montrent une ré- duction drastique de la puissance laser de 20% pour l'application StreamCluster.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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