SHNoC : un réseau embarqué sur puce multi-technologies et sûr de fonctionnement – SHNoC

Depuis quelques années, nous assistons à l'émergence des architectures ManyCores, ainsi nommé dû à la mise en place d'un parallélisme massif sur une seule puce. Associé aux transistors devenant de plus en plus petit, annoncée à une technologie de 11nm en 2020, ces architectures devraient atteindre l'intégration de milliers de coeurs hétérogènes. Ces capacités de parallélisme génèrent évidemment une énorme quantité d'échanges de données qui font du support de communication un élément clé de la performance globale du système.
Les architectures manycores massivement parallèles illustrent les limites d'évolutivité des réseaux embarqués sur puce (NoC) électriques (ENoC) qui souffrent pour des tailles de réseau de noeuds. Cela se traduit par une augmentation de la latence, et de la consommation dynamique. Ces dégradations sont également amplifiées avec la diminution de la taille des fils qui augmente les délais de propagation, compensés par des répéteurs augmentant la consommation.
L'évolution de la technologie a permis l'intégration de la photonique sur silicium et des communications sans fil sur puce, créant de nouveau réseaux embarqués sur puce NoC optiques (ONoC) et sans fil (WNoC). Les publications récentes montrent des avantages et des inconvénients pour chaque technologie: les WNoC sont efficaces pour le broadcast, les ONoC ont une faible latence et une densité d’intégration élevée (débit/cm^2) mais inefficace en multicast, enfin les ENoC sont toujours efficace pour des tailles de réseau modérés (10x10 par exemple).
Ce projet propose d’associer ces trois technologies. Chaque NoC possède un avantage singulier et complémentaire permettant de pallier les inconvénients des autres technologies. Cette association va permettre de router efficacement les messages selon leur profile: distance longe ou courte, point à point ou multidestinataires (multicast).

De plus, étant donnée la diminution de la taille des transistors, les architectures deviennent de plus en plus sensibles aux fautes. Comme l’accès aux NoC sans fil et optique se font pas l’intermédiaire d’interfaces partagées par plusieurs coeurs, ils deviennent des ressources critiques. En effet, un disfonctionnement de l’une d’elles dégraderait sévèrement les performances globales du réseau de communication. Ce projet propose d’intégrer des techniques de tolérances aux fautes. Ainsi, pour protéger ces accès partagés, nous allons développer des mécanismes d’autotests et d’auto- diagnostiques permettant de faire fonctionner les accès en mode dégradé si une erreur n’est pas corrigeable. Cela va permettre de maintenir au moins les performances du réseau.
Nous proposons dans ce projet un Scalable NoC Hybride (SHNoC) association les technologies de NoC électriques, optiques et sans fil, afin de bénéficier des avantages de chaque technologie. De plus, le SHNoC va bénéficier d’une qualité de service (QoS) adaptive et tolérante aux fautes. Cette QoS va permettre de router les messages sur la technologie NoC la plus efficace selon le type de messageout en respectant des contraintes d’application. En effet, la QoS va proposer des garanties en latence, bande passante ou en énergie. Ce protocole de QoS va prendre en compte des points d’accès dégradés qu’il peut y avoir au sein du SHNoC afin d’adapter ses décisions en fonctionnement.