Analyse comparative entre un réseau CuNoC et un réseau QNoC

Une comparaison entre les réseaux CuNoC et QNoC en termes de performances et de res-sources nécessaires pour leur implantation a été réalisée. Ces résultats sont présentés dans la

4.3. Réseaux sur puce reconfigurables

TAB. 4.7 – Évaluation des latences moyenne, minimale et maximale pour un trafic total de 125

000 paquets envoyés de manière aléatoire par un TG pour différentes tailles d’un réseau QNoC

CuNoC 5 x 5 4 x 4 3 x 3 2 x 2 1 x 1

Moyenne 15.0 - 30.0 12.2 - 24.7 9.37 - 19.68 6.44 - 14.84 3.00 - 8.1

Minimum 3 - 15 3 - 12 3 - 9 3- 6 3

Maximum 30 - 223 23 - 121 17 - 74 11 - 45 5 - 16

Les chiffres dans le tableau sont exprimés en cycles d’horloge

Les résultats de comparaison en termes de performances des réseaux CuNoC et QNoC de

taille différente sont présentés dans la figure4.53. Ces résultats montrent clairement que pour

différentes tailles de réseau, un réseau QNoC présente de meilleures performances face à un réseau CuNoC. Un routeur Q-switch possède un PIR maximal pour un type de trafic « aléa-toire » de 0.6 paquets par cycle d’horloge, tandis que la valeur maximale de PIR d’un routeur

CU pour ce même type de trafic est approximativement de 0.12 paquets par cycle d’horloge.

Un routeur QNoC présente donc une amélioration en terme de performance cinq fois supérieure comparé à un routeur CuNoC. De plus, pour un type de trafic « défini », un routeur Q-switch atteint une valeur maximale de PIR de 1.0 paquet par cycle d’horloge, tandis qu’un routeur CU a une valeur maximale de PIR pour ce même type de trafic inchangée. Le rapport de perfor-mances entre ces deux routeurs est supérieur à 8 en faveur d’un routeur Q-switch. Concernant la latence moyenne, on remarque que pour les valeurs de PIR inférieure à 0.08 paquets par cycle d’horloge, un routeur CU montre une latence moyenne inférieure à celle d’un routeur Q-switch. Ceci est dû au fait que la latence minimale d’un routeur CU est de 2 cycles d’horloge tandis

que celle d’un routeur Q-switch est 3 cycles d’horloge. La figure4.53b donne une comparaison

des bandes passantes des routeurs CU et Q-switch. Un routeur CU atteint au mieux une bande passante maximale de 0.48 paquets par cycle d’horloge pour deux types de trafic. Par contre, les valeurs des bandes passantes maximales d’un routeur Q-switch pour les types de trafic aléatoire et défini sont respectivement 2.4 et 4 paquets par cycle d’horloge.

De même, pour des réseaux de taille plus grande. En effet, en augmentant la taille d’un réseau, les valeurs des latences moyennes pour les deux types de réseau augmentent, tandis que

les valeurs maximales de PIR diminuent. Ainsi, pour les réseaux CuNoC de taille 2×2, 3×3

et 4×4 nous avons des valeurs maximales de PIR pour les 2 types de trafic respectivement de

0.07, 0.06 et 0.05 paquets par cycle d’horloge. Ces valeurs sont inférieures à la valeur de PIR

d’un routeur CU. Pour les réseaux QNoC de taille 2×2, 3×3 et 4×4, ces valeurs avoisinent

TAB. 4.8 – Résultats de comparaison en terme de ressources nécessaires pour l’implantation des routeurs CU et Q-switch de différents formats de données sur FPGA Xilinx Virtex IV

CU Q-switch rapport

format de données f [MHz] CLB Slices f [MHz] CLB Slices f (CuNoC/QNoC) ressources (QNoC/CuNoC)

8 bit 549.3 49 257.2 309 2.14 6.31

16 bit 549.3 84 234.9 473 2.34 5.63

24 bit 549.3 112 233.3 640 2.35 5.71

32 bit 549.3 140 232.0 808 2.38 5.77

TAB. 4.9 – Résultats de comparaison en terme de ressources nécessaires pour l’implantation des

réseaux CuNoC et QNoC de différente taille et pour différents formats de données sur FPGA

Xilinx Virtex IV

CuNoC 2x2 QNoC 2x2 CuNoC 3x3 QNoC 3x3 format de données f [MHz] CLB f [MHz] CLB f [MHz] CLB f [MHz] CLB

8 bit 549.3 197 218.1 1243 549.3 443 218.7 2833 16 bit 549.3 293 196.9 1904 549.3 659 212.3 4310 24 bit 549.3 418 203.9 2579 549.3 948 203.9 5824 32 bit 549.3 522 199.2 3241 549.3 1184 205.2 7317

à la valeur de PIR d’un routeur Q-switch) et la valeur de 1.0 paquets par cycle d’horloge pour le trafic défini. On remarque également que quelle que soit la taille d’un réseau QNoC, les valeurs de PIR et de la bande passante arrivent à atteindre les valeurs maximales théoriques pour un trafic défini. Ceci n’est le cas pour une approche réseau sur puce de type CuNoC.

Une comparaison en termes de ressources logiques nécessaires à l’implantation d’un réseau

CuNoC et QNoC sur technologie FPGA Xilinx Virtex IV est également donnée. Ces résultats

sont présentés respectivement dans le tableau4.8pour les routeurs CU et Q-switch et dans le

ta-bleau4.9pour les réseaux CuNoC et QNoC de taille 2×2 et 3×3 de différent format de données

(de 8 à 32 bits). Ces résultats montrent clairement que d’un point de vue de ressources néces-saires, l’approche de réseau CuNoC nécessite beaucoup moins de ressources qu’une approche de réseau QNoC. Ainsi, un routeur CU nécessite environ 6 fois moins de ressources et possède une fréquence de fonctionnement maximale de 2 fois plus supérieure comparé à un routeur

Q-switch. De même pour les réseaux de dimension plus élevée. Les ressources nécessaires pour un

réseau CuNoC sont également d’environ 6 fois inférieure à des réseaux QNoC de même taille. Les fréquences de fonctionnement maximales des réseaux CuNoC sont de l’ordre de deux fois supérieur aux réseaux QNoC de même dimension.

4.3. Réseaux sur puce reconfigurables 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 2 3 4 5 6 7 8 9

CU vs Q−switch : Latence moyenne = f ( PIR )

PIR [ packet / PE / cycle ]

Latence moyenne [ cycle d’horloge ]

CU: aléatoire = défini Q−switch: aléatoire Q−switch: défini

(a) CU vs Q-switch : latence moyenne

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

CU vs Q−switch : Bande passante moyenne = f ( PIR )

PIR [ packet / PE / cycle ]

Bande passante [ packet / cycle ]

CU: aléatoire = défini Q−switch: défini Q−switch: aléatoire

(b) CU vs Q-switch : bande passante

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 6 8 10 12 14 16 18 20 22

CuNoC 2x2 vs QNoC 2x2 : Latence moyenne = f ( PIR )

PIR [ packet / PE / cycle ]

Latence moyenne [ cycle d’horloge ]

CuNoC 2x2: aléatoire CuNoC 2x2: défini QNoC 2x2: aléatoire QNoC 2x2: défini

(c) CuNoC 2x2 vs QNoC 2x2 : latence moyenne

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

QNoC 2x2 : Bande passante du réseau

PIR [ packet / PE / cycle ]

Bande passante [ packet / cycle ]

CuNoC 2x2: aléatoire CuNoC 2x2: défini QNoC 2x2: aléatoire QNoC 2x2: défini

(d) CuNoC 2x2 vs QNoC 2x2 : bande passante

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

CuNoC 3x3 vs QNoC 3x3 : Latence moyenne = f ( PIR )

PIR [ packet / PE / cycle ]

Latence moyenne [ cycle d’horloge ]

CuNoC 3x3: aléatoire CuNoC 3x3: aléatoire − obstacle CuNoC 3x3: aléatoire − réception CuNoC 3x3: aléatoire − réception + envoi QNoC 3x3: aléatoire

QNoC 3x3: aléatoire − obstacle QNoC 3x3: aléatoire − réception QNoC 3x3: aléatoire − réception + envoi

(e) CuNoC 3x3 vs QNoC 3x3 : latence moyenne

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 2 4 6 8 10 12

CuNoC 3x3 vs QNoC 3x3 : Bande passante du réseau

PIR [ packet / PE / cycle ]

Bande passante [ packet / cycle ]

CuNoC 3x3: aléatoire CuNoC 3x3: défini QNoC 3x3: aléatoire QNoC 3x3: défini

(f) CuNoC 3x3 vs QNoC 3x3 : bande passante

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

QNoC 4x4 : Latence moyenne = f ( PIR )

PIR [ packet / PE / cycle ]

Latence moyenne [ cycle d’horloge ]

CuNoC 4x4: aléatoire CuNoC 4x4: aléatoire − obstacle CuNoC 4x4: aléatoire − réception CuNoC 4x4: aléatoire − réception + envoi QNoC 4x4: aléatoire

QNoC 4x4: aléatoire − obstacle QNoC 4x4: aléatoire − réception QNoC 4x4: aléatoire − réception + envoi

(g) CuNoC 4x4 vs QNoC 4x4 : latence moyenne

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16

QNoC 4x4 : Bande passante du réseau

PIR [ packet / PE / cycle ]

Bande passante [ packet / cycle ]

CuNoC 4x4: aléatoire CuNoC 4x4: défini QNoC 4x4: aléatoire QNoC 4x4: défini

(h) CuNoC 4x4 vs QNoC 4x4 : bande passante

FIG. 4.53 – Analyse comparative entre un réseau CuNoC et un réseau QNoC en terme de