Qualidade de serviço em redes intra-chip : implementação e avaliação sobre a rede Hermes - Mello, Aline Vieira de (2007)
A proposição de redes intra-chip (NoCs) para futuros e modernos sistemas embarcados baseia-se no fato de que barramentos apresentam degradação do desempenho quando compartilhados por um grande número de núcleos. Mesmo a pesquisa de NoCs sendo um campo relativamente novo, a literatura possui muitas proposições de arquiteturas de tais redes. Muitas destas proposições objetivam prover garantias de qualidade de Serviço (QoS), o que é essencial para aplicações de tempo real e multimídia. O método mais amplamente usado para obter algum grau de garantia de QoS é dividido em duas etapas. A primeira etapa é caracterizar a aplicação através da modelagem de tráfego e simulação. A segunda etapa consiste em dimensionar uma determinada rede para alcançar garantias de QoS. Projetos de NoCs destinados a atender QoS usualmente provêem estruturas especializadas para permitir ou a criação de conexões (chaveamento por circuito) ou a definição de prioridades para fluxos sem conexão. É possível identificar três desvantagens neste método de duas etapas. Primeiro, não é possível garantir QoS para novas aplicações que venham a ser executadas no sistema, se estas são definidas depois da fase de projeto da rede. Segundo, mesmo com garantias de latência fim-a-fim, métodos sem o estabelecimento de conexão podem introduzir jitter. Terceiro, modelar tráfego precisamente para uma aplicação complexa é uma tarefa muito difícil. Se este problema é contornado pela simplificação da fase de modelagem, erros podem ser introduzidos, conduzindo a uma parametrização da NoC pobremente adaptada para atender à QoS requerida. Este documento tem dois principais objetivos. O primeiro é avaliar o compromisso área-desempenho e as limitações do chaveamento por circuito e do escalonamento baseado em prioridades para prover QoS. Esta avaliação mostra quando tais implementações são realmente apropriadas para atender requisitos de QoS, e quando mecanismos mais elaborados são necessários. O segundo objetivo é propor o uso de um escalonamento baseado em taxas para atender requisitos de QoS, considerando o estado da NoC em tempo de execução. A avaliação do chaveamento por circuito e do escalonamento baseado em prioridades mostra que: (i) chaveamento por circuito pode garantir QoS somente para um pequeno número de fluxos; esta técnica apresenta baixa escalabilidade e pode desperdiçar largura de banda; (ii) escalonamento baseado em prioridades pode apresentar comportamento melhor esforço e, em situações de pior caso, pode conduzir a uma latência inaceitável para fluxos de baixa prioridade, além de ser sujeito a jitter. Por estas limitações, o escalonamento baseado em taxas surge com uma opção para melhorar o desempenho de fluxos QoS quando cenários de tráfego variáveis são usados.