Catnap: Energy Proportional Multiple Network-on-Chip

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Multiple networks have been used in several processor implementations to scale bandwidth and ensure protocol-level deadlock freedom for different message classes. In this paper, we observe that a multiple-network design is also attractive from a power perspective and can be leveraged to achieve energy proportionality by effective power gating. Unlike a single-network design, a multiple-network design is more amenable to power gating, as its subnetworks (subnets) can be power gated without compromising the connectivity of the network. To exploit this opportunity, we propose the Catnap architecture which consists of synergistic subnet selection and power-gating policies. Catnap maximizes the number of consecutive idle cycles in a router, while avoiding performance loss due to overloading a subnet. We evaluate a 256-core processor with a concentrated mesh topology using synthetic traffic and 35 applications. We show that the average network power of a power-gating optimized multiple-network design with four subnets could be 44% lower than a bandwidth equivalent single-network design for an average performance cost of about 5%. 複数のネットワークは、帯域幅を拡張し、さまざまなメッセージクラス用のプロトコルレベルのデッドロックの自由を確保するために、いくつかのプロセッサの実装に使用されている。本論文では、複数のネットワーク設計は、電力の観点から魅力的で効果的なパワーゲーティングによって、エネルギーの比例を達成するために活用できる​​ことを確認します。 そのサブネットワーク(サブネット)は、ネットワークの接続性を損なうことなく、ゲートパワーとすることができるように、単一のネットワーク設計とは異なり、複数のネットワーク設計は、パワーゲーティングにより適している。この機会を活用するために、我々は相乗サブネットの選択とパワーゲーティングのポリシーで構成されて仮眠アーキテクチャを提案する。原因サブネットの過負荷にパフォーマンスの低下を回避しながら仮眠は、ルータ内の連続するアイドルサイクル数を最大化します。 私たちは、合成トラフィックと35のアプリケーションを使用して濃縮メッシュトポロジで256コアプロセッサを評価します。我々は4のサブネットを持つパワーゲーティングに最適化され、複数のネットワーク設計の平均ネットワークパワーは、約5%の平均パフォーマンスコストのための帯域幅と同等の単一のネットワーク設計よりも44%低くなる可能性があることを示している。

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  • Reetuparna Das

  • Satish Narayanasamy

  • Sudhir K. Satpathy

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