IPNoSys III: o paradigma de redes definidas por software aplicado ao controle de um multiprocessador com modelo de execução não convencional - Nunes, Dênis Freire Lopes (2021)
A utilização de Redes-em-Chip (Networks-on-Chip - NoCs) na infraestrutura de comunicação de sistemas multiprocessados (Multiprocessors System-on-Chip – MPSoCs) tem se tornado um padrão devido a sua escalabilidade e suporte a comunicações em paralelo. Essas arquiteturas possibilitam a execução de aplicações formadas por diferentes tarefas que se comunicam entre si, e o suporte a essa comunicação tem um papel fundamental no desempenho do sistema. A IPNoSys (Integrated Processing NoC System) é uma arquitetura não convencional, com modelo de execução próprio, desenvolvida para explorar essa estrutura de comunicação da NoC como um sistema de processamento de alto desempenho. No cenário de redes de computadores convencionais, houve uma convergência para a utilização do paradigma das Redes Definidas por Software (Software-Defined Network - SDN), em que o controle da rede é delegado a um componente central que possui uma visão geral da rede e, por ser programável, pode alterar a configuração da rede para se adaptar às especificidades da aplicação ou às necessidades do programador. Nesse sentido, alguns trabalhos propõem a utilização do paradigma SDN em NoCs com o objetivo de criar arquiteturas mais flexíveis. Dessa forma, as SDNoCs surgem com uma infraestrutura de comunicação mais simples, mas conectada a um controlador programável que gerencia o funcionamento da rede. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma arquitetura baseada no modelo de execução IPNoSys, porém utilizando-se de conceitos de SDN para prover o controle da rede. A IPNoSys III é uma NoC com topologia de malha 2D, que contém em cada nó uma unidade de comunicação e quatro núcleos de processamento, com acesso à memória, que executam pacotes no formato IPNoSys. Um controlador SDN, conectado a todos os nós, tem uma visão geral e gerencia a rede para executar o algoritmo de roteamento e mapear tarefas de acordo com os objetivos de desempenho. Como prova de conceito, foi desenvolvido um ambiente de programação e simulação para esta arquitetura em SystemC, e as avaliações realizadas mostram o funcionamento e os benefícios obtidos através da utilização de um controlador SDN. Os resultados mostraram que a IPNoSys III obteve um desempenho de até 26,45% melhor em tempo de execução, quando comparada com outros MPSoCs conhecidos na literatura.