Design of a High-Speed Data Packet Allocation Circuit for Network-on-Chip

NoC 용 고속 데이터 패킷 할당 회로 설계

One of the big differences between Network-on-Chip (NoC) and the existing parallel processing system based on an off-chip network is that data packet routing is performed using a centralized control scheme. In such an environment, the best-effort packet routing problem becomes a real-time assignment problem in which data packet arriving time and processing time is the cost. In this paper, the Hungarian algorithm, a representative computational complexity reduction algorithm for the linear algebraic equation of the allocation problem, is implemented in the form of a hardware accelerator. As a result of logic synthesis using the TSMC 0.18um standard cell library, the area of the circuit designed through case analysis for the cost distribution is reduced by about 16% and the propagation delay of it is reduced by about 52%, compared to the circuit implementing the original operation sequence of the Hungarian algorithm.

Network-on-Chip (NoC) 이 오프칩 네트워크 기반의 기존 병렬처리 시스템과 가장 크게 다른 점은 데이터 패킷 라우팅을 중앙 제어 방식(Centralized control scheme)으로 수행한다는 점이다. 이러한 환경에서 Best-effort 패킷 라우팅 문제는 데이터 패킷이 해당 코어에 도달 및 처리되는 시간을 Cost 로 하는 실시간 최소화 할당 문제(Assignment problem)가 된다. 본 논문에서는 할당 문제의 선형 대수 방정식에 대한 대표적인 연산 복잡도 저감 알고리즘인 헝가리안 알고리즘을 하드웨어 가속기 형태로 구현하였다. TSMC 0.18um 표준 셀라이브러리를 이용하여 논리 합성한 결과 헝가리안 알고리즘의 연산과정을 그대로 구현한 하드웨어 회로보다 Cost 분포에 대한 Case 분석을 통하여 구현한 것이 면적은 약 16%, Propagation delay는 약 52% 감소한 것으로 나타났다.