طراحي و ارزيابي مكانيزم هاي تحمل پذير خطا در تراشه شبكه اي

كارشناسي ارشد

امروزه مي توان طراحي سيستم هاي با پيچيدگي بالا را بر اساس مرتبط كردن هسته ها و مولفه هاي از پيش طراحي شده انجام داد . دلايل اصلي اين امر ، پيچيدگي سنكرون سازي عمومي روي تراشه ، ضرورت استفاده مجدد از اجزاء سخت افزاري و نرم افزاري تا حد ممكن ، نياز به پهناي باند بالا در ارتباطات تراشه اي ، هزينه بالاي طراحي ، نياز به روشهاي ساده براي پياده سازي پردازش موازي ، و ناهمگن بودن ويژگيها و عملكردهاي سيستم مي باشد . معماري جديدي كه براي برآورده كردن اين نيازها پيشنهاد شده است تراشه شبكه اي نام دارد . تراشه شبكه اي يك وسيله ارتباطي در محيط تراشه سيستمي است كه هدف اصلي آن فراهم كردن زيربناي موثر براي ارتباط تعداد دلخواهي منبع مي باشد . ساختار تراشه شبكه اي فعلي ، شامل منابع و سوئيچ هايي است كه به صورت يك مش متصل شده اند و هر منبع ديگري ( پردازنده ،حافظه ،پلاك از پيش طراحي شده و ... ) نيز مي تواند به اين مش اضافه شود . تراشه شبكه اي بر اساس الگوي سنكرون محلي -آسنكرون عمومي كار مي كند كه ارتباط در داخل يك منبع بصورت سنكرون انجام مي شود ولي ارتباط بين منبع آسنكرون مي باشد . .سنكرون سازي بوسيله فرستادن پيغام هايي در تمام تراشه شبكه اي بوجود ميآيد . كليه اعمال ارتباطي ،مسير يابي و ذخيره سازي بين منابع ،توسط سوئيچ ها انجام ميشود . در طراحي اين تراشه بايد ابتدا تعداد سوئيچها توپولوژي شبكه ، تعداد و نوع منابع مشخص گردد و سپس براي داشتن كارايي بالا بايد پارامترهاي كمي همچون تاخير ، پهناي باند ، توان مصرفي و مساحت استفاده شده و پارامترهاي كيفي همچون قابليت دوباره پيكربندي شبكه ( استاتيك ، ديناميك ) كيفيت سرويس و .. در نظر گرفته شود . اما در ساخت اين تراشه ها ، هنوز مشكلاتي نظير هزينه ارتباطات بين مولفه ها و احتمال بروز خرابي هاي غير قابل پيش بيني در مولفه ها و مدارات ارتباطي وجود دارد . از اينرو تجمل پذيري خطا در ارتباطات ، نقش مهمي در گسترش معماري تراشه شبكه اي دارد . در اين پايان نامه ابتدا مروري بر معماريهاي تراشه شبكه اي و طريقه مدل كردن خطاها مي شود و سپس الگوريتم هاي جديدي جهت افزايش قابليت تحمل پذيري خطا در تراشه هاي شبكه اي پيشنهاد شده است و كارايي آن با الگوريتم هاي قبلي مانند الگوريتم هاي سيل آساي احتمالي ، سيل آساي جهت دار و مارپيچي مقايسه مي شود . نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه الگوريتم هاي سيل آسا ، سرباز ارتباطي و تحمل پذيري خطاي بالايي را بوجود مي آورند . الگوريتم مارپيچي سربار ارتباطي پايين و تحمل پذيري خطاي نسبتا پاييني دارد . در حالي كه الگوريتم هاي پيشنهادي ، هم سربار را كاهش مي دهند و هم تحمل پذيري خطاي را در سطح قابل قبولي نگه ميدارند . همچنين هزينه الگوريتمها از نظر ميزان انرژي مصرفي مقايسه شده اند و نشان داده شده است كه انرژي مصرفي الگوريتمها بترتيب كاهشي : سيل آساي احتمالي ، سيل آساي جهت دار ، الگوريتم هاي پيشنهادي و مارپيچي مي باشد . يك مدل جامع از الگوريتمهاي مختلف مسير يابي تحمل پذير خطا در تراشه شبكه اي بنام الگوريتم مادر ارائه گرديده است . رابطه اي نيز بمنظور محاسبه سربار ارتباطي معرفي مي شود .

200375

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا برنگي , دكتر مهدي دهقان