KR101382606B1 - Apparatus and method for task mapping of hybrid optical networks on chip and hybrid optical networks on chip system using the same - Google Patents

Apparatus and method for task mapping of hybrid optical networks on chip and hybrid optical networks on chip system using the same Download PDF

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KR101382606B1
KR101382606B1 KR1020130066047A KR20130066047A KR101382606B1 KR 101382606 B1 KR101382606 B1 KR 101382606B1 KR 1020130066047 A KR1020130066047 A KR 1020130066047A KR 20130066047 A KR20130066047 A KR 20130066047A KR 101382606 B1 KR101382606 B1 KR 101382606B1
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한태희
이재훈
김현중
송용호
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

When task-mapping a hybrid optical network-on-chip which comprises a plurality of processing elements (PEs), a plurality of routers matched by PE, and optical links and electrical links forming paths between the routers, a method of the present invention comprises modeling a task characteristic graph by defining a relation between a plurality of tasks and the data sizes of the tasks; modeling a PE characteristic graph by defining the arrangement of the PEs and connection states between the PEs; performing mapping modeling by temporarily mapping the task characteristic graph on the PE characteristic graph repeatedly; and mapping a task by PE according to a mapping modeling result which has the minimum value of path overlap of optical links between tasks among the mapping modeling results. [Reference numerals] (100) Processing element; (200) Router; (300) Optical link; (400) Electrical link; (500) Task-mapping device

Description

하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치 및 방법과 이를 이용한 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR TASK MAPPING OF HYBRID OPTICAL NETWORKS ON CHIP AND HYBRID OPTICAL NETWORKS ON CHIP SYSTEM USING THE SAME}Task mapping device and method of hybrid optical network on chip, and hybrid optical network on chip system using same

본 발명은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩(Hybrid Optical Networks-On-Chip, HONoC) 환경에서 처리 소자(Processing Element, PE)에 태스크를 매핑하는 장치 및 방법과, 이를 이용한 HONoC 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for mapping a task to a processing element (PE) in a hybrid optical network-on-chip (HONoC) environment, and a HONoC system using the same.

싱글 코어 프로세서의 전력 효율 대비 성능의 한계로 인해 다중 코어를 이용한 다중 프로세서 시스템-온-칩(Multi-Processor System-on-Chip, MPSoC)이 개발되었다. 이러한 다중 프로세서 시스템-온-칩에서는 기존의 버스(bus) 구조를 적용할 경우 병목의 문제가 발생되어 전체 시스템 성능 향상이 저하될 수 있다. 이로 인해, 수백개 이상의 코어와 IP(Intellectual Property)가 집적된 첨단 SoC 구조에 온-칩 네트워크(On-chip Network, OCN) 개념을 적용한 네트워크-온-칩(Network-on-Chip, NoC)이 등장하였다. 일례로, 최근 들어 실감 멀티미디어와 사용자 인터페이스/사용자 경험 (UI/UX)이 중요해지고 있으며, 초고해상도가 요구되는UHD급 차세대 TV 등에서 고도의 병렬 연산 요구가 커짐에 따라 NoC의 적용이 크게 고려되고 있다.Due to the limitation of power efficiency versus performance of single core processors, a multi-processor system-on-chip (MPSoC) using multiple cores has been developed. In such a multi-processor system-on-chip, if the existing bus structure is applied, bottlenecks may occur and overall system performance improvement may be reduced. As a result, Network-on-Chip (NoC), which applies the concept of On-chip Network (OCN) to an advanced SoC structure that integrates hundreds of cores and IP (Intellectual Property), Appeared. For example, realistic multimedia and user interface / user experience (UI / UX) have become important in recent years, and the application of NoC is greatly considered as the demand for high parallelism increases in the UHD-class next-generation TV which requires ultra high resolution. .

한편, NoC는 토폴로지와 프로토콜 관점의 구조적 변화이므로, 기존 반도체 공정/소자 기술의 한계에 대응하기 위해서는 추가적으로 물리적 연결 매체 (Interconnection medium)까지 고려한 접근 방식이 요구된다. 이에 따라, 기존 NoC에서의 전기적 상호 연결(Electrical Interconnect, EI)에 의한 전력 소모 및 지연 시간 문제를 광학적 상호 연결(Optical Interconnect, OI)을 통해 해결하는 하이브리드 광학적 네트워크-온-칩(Hybrid Optical NoC, HONoC)이 등장하였다.On the other hand, since NoC is a structural change in terms of topology and protocol, an approach that takes into account the physical connection medium is required to cope with the limitations of the existing semiconductor process / device technology. Accordingly, a hybrid optical network-on-chip (hereinafter, referred to as " hybrid optical < RTI ID = 0.0 > NoC ") & HONoC).

예를 들어, 메시 토폴로지에서 OI를 통해 대용량 패이로드(payload) 데이터를 전송하고, EI를 통해 컨트롤 패킷 및 경로 설정 패킷을 전송하도록 하는 방법이 제안되었다. 그리고, 경로가 긴 통신은 OI를 이용하고 경로가 짧은 통신은 EI를 사용해 전송 효율을 높이는 방법이 제안되었다. 그리고, TSV(Through-Silicon-Vias)를 이용해 칩을 두 층으로 구성하여 한 층에서는 광학적 네트워크를 통한 페이로드(payload) 데이터 전송을 다른 층에서는 전기적 네트워크를 통한 컨트롤 패킷 전송 및 광학적 경로 설정을 하는 방법이 제안되었다. 또한, 4개 코어 단위로 클러스터(cluster)를 구성하여 클러스터 내부에서는 EI로 클러스터 간에는 OI에 의한 데이터를 전송하는 방법도 제안되었다.For example, a method of transmitting large payload data through OI in a mesh topology and transmitting control packets and routing packets through EI has been proposed. In addition, a method of improving transmission efficiency by using OI for long path communication and EI for short path communication has been proposed. The chip is composed of two layers using TSV (Through-Silicon-Vias), which transmits payload data through the optical network at one layer and control packet transmission and optical routing at the other layer. The method has been proposed. In addition, a method of configuring a cluster in units of four cores and transmitting data by OI between clusters to the EI within the cluster has also been proposed.

이러한, HONoC에서는 광 신호를 패킷 스위칭(Packet Switching) 방식으로 라우팅하게 되면 각 라우터에서 광신호의 전기 신호로의 변환과 이를 통한 목적지 판별 과정을 거쳐야 하므로, 지연 시간(latency)이 오히려 EI기반 NoC보다 증가하기 때문에 EI를 통해 OI의 경로를 설정하게 하는 서킷 스위칭(Circuit Switching) 네트워크로 구성한다.In the HONoC, when the optical signal is routed through the packet switching method, each router must convert the optical signal into an electrical signal and determine the destination through the routing process. Therefore, the latency is rather higher than that of the EI based NoC The circuit switching network is configured to set the path of the OI through the EI.

따라서, 독립적인 복수 데이터의 전송 경로가 일부라도 서로 중첩되면 동시 전송이 불가능하여, 하나의 전송이 완료될 때까지 다른 전송들은 대기해야 하는 문제가 발생한다. 즉, HONoC에서는 서킷 스위칭을 사용함에 따라 네트워크 트래픽과 네트워크 사이즈가 증가할수록 경로 충돌 발생 확률이 더 빠르게 증가하고, 이 경로 충돌을 적절히 제어하지 못할 경우 전체적인 시스템 성능이 급격히 저하된다. 또한 대용량 데이터 전송 경로와 충돌되는 경우 지연 시간 불균등(latency unfairness)문제 또한 심화된다.Therefore, simultaneous transmission is impossible when some of the independent transmission paths of a plurality of data overlap each other, causing a problem that other transmissions must wait until one transmission is completed. In other words, as circuit switching is used in HONoC, as network traffic and network size increase, the probability of path collisions increases more rapidly, and if the path collisions are not properly controlled, overall system performance decreases drastically. In addition, latency unfairness is aggravated when collisions occur with large data transmission paths.

기존 NoC에서도 성능과 전력 소모 최적화를 위해 태스크를 처리 소자(PE)에 할당하는 다양한 매핑 알고리즘 연구들이 진행되어 왔다. 예를 들어, 통신 대역폭 제약을 선형 문제로 도식화하여 해결하는 방법, 각 태스크의 에너지와 통신에 필요한 성능 요구를 알고 이를 분기 한정법(branch-and-bound)을 사용하여 매핑하는 방법, 실제 태스크 수행 시간의 제약을 고려한 슬랙 예산 관리(slack-budgeting) 태스크 매핑 방법, 및 이종 다중 프로세서 NoC에서 에너지 소모량을 최소화시키기 위해 ILP(Integer Linear Programming)를 이용하여 매핑하는 방법등이 있었다.In the existing NoC, various mapping algorithms for assigning a task to a processing element (PE) have been studied for optimization of performance and power consumption. For example, how to address and solve communication bandwidth constraints as a linear problem, how to know the energy needs of each task and the performance requirements for communication, and how to map them using branch-and-bound, to perform the actual task Slack-budgeting task mapping method considering time constraints and mapping using ILP (Integer Linear Programming) to minimize energy consumption in heterogeneous multiprocessor NoC.

이와 관련하여, 대한민국등록특허 제714073호(발명의 명칭: 통신 자원의 충돌이 없는 온칩 네트워크 자동 생성 방법)에서는, SoC 설계에 있어서, 온칩 네트워크를 구성하는 모듈들간의 통신량에 대한 트래픽 그래프 및 통신 스케줄을 분석하여 각 통신 요구들 간의 경합이 없는 최적의 온칩 네트워크를 자동으로 생성하는 방법을 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 714073 (entitled "On-chip Network Automatic Generation Method Without Contention of Communication Resources"), in the SoC design, a traffic graph and a communication schedule for the traffic volume between the modules constituting the on- And automatically generates an optimal on-chip network without contention between communication requests.

하지만 이러한 기존의 연구들은 광학적 상호 연결(OI)의 적용을 통해 서킷 스위칭을 사용해야 하는HONoC 구조의 환경을 제대로 반영하지 못하여, 앞서 설명한 바와 같은 HONoC 구조에서의 경로 충돌 제어에는 한계가 있었다.However, these existing studies do not properly reflect the environment of the HONoC structure that requires the use of circuit switching through the application of optical interconnection (OI), there was a limit to the path collision control in the HONoC structure as described above.

전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 HONoC 구조에서 광학적 경로 충돌에 의해 발생하는 지연 시간 비용(cost)을 최적화하여 태스크를 PE에 매핑하는 태스크 매핑 장치 및 방법과, 이를 이용한 HONoC 시스템을 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, an embodiment of the present invention is a task mapping apparatus and method for mapping a task to a PE by optimizing the latency cost caused by the optical path collision in the HONoC structure, To provide a HONoC system using this.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 복수의 처리 소자(Processing Element, PE), 상기 PE 별로 매칭된 복수의 라우터 및 상기 라우터 간에 경로를 형성하는 광학적 링크 및 전기적 링크가 구성된 하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on-Chip, HONoC)의 태스크 매핑 장치는, 복수의 태스크 간 관계 및 상기 복수의 태스크 별 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링하는 태스크 모델링부; 상기 복수의 PE의 배치 및 PE간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링하는 처리 소자 모델링부; 및 상기 태스크 특성 그래프를 상기 PE 특성 그래프 상에 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하되, 상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 태스크 매핑부를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a plurality of processing elements (PE), a plurality of routers matched for each PE and an optical link and an electrical link forming a path between the routers The task mapping apparatus of the configured hybrid optical network-on-chip (HONoC) may include a task modeling unit configured to model a task characteristic graph by defining a relationship between a plurality of tasks and data sizes of the plurality of tasks; A processing element modeling unit configured to model PE characteristic graphs by defining the arrangement of the plurality of PEs and a connection state between PEs; And mapping modeling mapping the task characteristic graph onto the PE characteristic graph a plurality of times, wherein mapping of the optical link between the plurality of tasks among the plurality of mapping modeling has a minimum value according to a result of mapping modeling. It includes a task mapping unit for mapping the task for each PE.

그리고 본 발명의 다른 측면에 따른, 복수의 처리 소자(Processing Element, PE), 상기 PE 별로 매칭된 복수의 라우터 및 상기 라우터 간에 경로를 형성하는 광학적 링크 및 전기적 링크가 구성된 하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on- Chip)의 태스크 매핑 장치를 통한 태스크 매핑 방법은, 복수의 태스크 간 관계 및 상기 복수의 태스크 별 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링하는 단계; 상기 복수의 PE의 배치 및 PE 간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링하는 단계; 상기 태스크 특성 그래프를 상기 PE 특성 그래프 상에 임시 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하는 단계; 및 상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계를 포함한다.In addition, a hybrid optical network on chip including a plurality of processing elements (PEs), a plurality of routers matched for each PE, and optical links and electrical links forming a path between the routers according to another aspect of the present invention. A task mapping method through a task mapping apparatus of an optical network-on-chip includes: modeling a task characteristic graph by defining a relationship between a plurality of tasks and data sizes of the plurality of tasks; Modeling a PE characteristic graph by defining a batch of the plurality of PEs and a connection state between the PEs; Performing mapping modeling for temporarily mapping the task characteristic graph onto the PE characteristic graph a plurality of times; And mapping the tasks for each PE according to a mapping modeling result in which path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks in the mapping modeling.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on- Chip) 시스템은, 복수의 처리 소자(Processing Element, PE); 상기 PE 별로 매칭되며, 광학적 링크를 통해 상기 PE 간 데이터의 전송을 위한 서킷 스위칭을 처리하고, 전기적 링크를 통해 상기 PE 간 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하는 복수의 라우터; 및 상기 복수의 PE에 복수의 태스크를 임시 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하고, 상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 태스크 매핑 장치를 포함한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a hybrid optical network-on-chip system includes a plurality of processing elements (PEs); A plurality of routers matched for each PE and configured to process circuit switching for transmission of data between the PEs through an optical link and to process packet switching for routing between PEs through an electrical link; And mapping modeling which temporarily maps a plurality of tasks to the plurality of PEs a plurality of times, and in accordance with a result of mapping modeling in which path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks among the plurality of mapping modelings. It includes a task mapping device for mapping the task for each PE.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 서킷 스위칭 기반의HONoC 환경에서 광학적 경로의 라우팅 복잡도를 증가시키지 않으면서도 경로 충돌 빈도를 감소시키고, 경로 충돌 시에도 워스트 케이스(worst case)에서의 경로 지연(latency)을 최소 값으로 보장하는 효과가 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, in the circuit switching-based HONoC environment, the path collision frequency is reduced without increasing the routing complexity of the optical path, and in the worst case even during the path collision. This has the effect of ensuring path latency to a minimum value.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 특성 그래프의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 환경에서 지연 시간 최적화를 위한 매핑 알고리즘의 의사(pseudo) 코드이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑 알고리즘의 변수 초기화 부분의 의사 코드이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a view for explaining a hybrid optical network on a chip system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a task mapping apparatus for a hybrid optical network on chip according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a task characteristic graph according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a configuration of a task mapping unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a pseudo code of a mapping algorithm for delay time optimization in a hybrid optical network on chip environment according to an embodiment of the present invention.
6 is a pseudo code of a variable initialization part of a mapping algorithm according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a task mapping method of a hybrid optical network on chip according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a hybrid optical network on a chip system according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a task mapping apparatus for a hybrid optical network on chip according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical NoC, HONoC) 시스템(10)은 복수의 처리 소자(processing element, PE)(100), 각 PE(100)와 매칭되어 연결된 복수의 라우터(200), 및 각 라우터(200) 간에 광학적 경로를 형성하는 광학적 링크(300), 각 라우터 간에 전기적 경로를 형성하는 전기적 링크(400)로 구성된 HONoC를 포함한다. 또한, HONoC 시스템(10)은 HONoC 상의 복수의 PE(100)에 각각 태스크를 매핑하는 태스크 매핑 장치(500)를 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the hybrid optical network on chip (HONoC) system 10 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of processing elements (PEs) 100, HONoC consisting of a plurality of routers 200 matched with each PE 100, an optical link 300 forming an optical path between each router 200, and an electrical link 400 forming an electrical path between each router. It includes. In addition, the HONoC system 10 is configured to include a task mapping device 500 for mapping a task to a plurality of PE 100 on the HONoC, respectively.

이때, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 HONoC 시스템(10)이 메시 토폴로지 형태의 HONoC로 구성된 것을 나타내었으며, 본 발명의 실시예에 따른HONoC의 토폴로지 종류는 다양하게 설정될 수 있다.In this case, FIG. 1 shows that the HONoC system 10 according to the embodiment of the present invention is configured as a HONoC in the form of a mesh topology. The topology type of the HONoC according to the embodiment of the present invention may be variously set.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 광학적 링크(300)는 광학적 상호 연결(Optical Interconnect, OI)로서, 광학적 경로가 설정된 라우터(200) 간에 대용량의 페이로드(payload) 패킷을 광 신호로 통신할 수 있는 링크이다. 그리고, 전기적 링크(400)는 전기적 상호 연결(Electrical Interconnect, EI)로서, 복수의 라우터(200) 중 출발지 라우터와 목적지 라우터 간에 광학적 경로를 설정하기 위한 경로 설정용 패킷을 전기 신호로 통신할 수 있는 링크이다.On the other hand, in an embodiment of the present invention, the optical link 300 is an optical interconnect (OI), and a large payload packet may be communicated as an optical signal between the routers 200 having an optical path. Is a link. In addition, the electrical link 400 is an electrical interconnect (EI), which is capable of communicating a routing packet for establishing an optical path between a source router and a destination router among the plurality of routers 200 as an electrical signal. Link

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 HONoC 시스템(10)은 다음과 같은 동작을 통해 PE(100) 간에 데이터 통신을 수행한다.Specifically, the HONoC system 10 according to an embodiment of the present invention performs data communication between the PE 100 through the following operation.

먼저, 출발지 라우터에서 전기적 링크(400)를 통해 경로 설정 패킷을 목적지 라우터로 전송한다. 그런 다음, 경로 설정 패킷을 받은 라우터는 경로 설정 패킷을 확인하여 HONoC 상에서 기설정된 다음 순번의 라우터로 라우팅하거나, 또는 자신이 최종 목적지일 경우 자신과 매칭 연결된 PE(100)로 라우팅을 함과 동시에 페이로드 패킷 전송을 위한 광학적 경로를 설정한다.First, the originating router transmits a routing packet to the destination router through the electrical link 400. Then, the router receiving the routing packet checks the routing packet and routes it to the next preset router on the HONoC, or, if it is the final destination, routes to the PE 100 that is matched with itself and simultaneously pays the payout. Set optical path for load packet transmission.

이때, 경로 설정 패킷이 최종 목적지 라우터에 도착하면, 해당 목적지 라우터는 전기적 링크(400)를 통해 출발지 라우터로 응답 패킷(즉, Ack)을 전송한다. 그러면, 응답 패킷(Ack)을 수신한 출발지 라우터는 설정된 광학적 링크(300)를 통해 목적된 데이터(즉, 페이로드 패킷)가 전송되도록 한다. 즉, 출발지 라우터와 매칭 연결된 PE(100)와 목적지 라우터와 매칭 연결된 PE(100) 간에 광학적 링크(300)를 통한 데이터 통신이 수행된다.At this time, when the routing packet arrives at the final destination router, the destination router transmits a response packet (ie, Ack) to the source router through the electrical link 400. Then, the source router receiving the response packet Ack causes the desired data (ie, payload packet) to be transmitted over the established optical link 300. That is, data communication through the optical link 300 is performed between the PE 100 matched with the source router and the PE 100 matched with the destination router.

마지막으로, 출발지 라우터로부터의 데이터 전송이 완료되면, 출발지 라우터는 경로 해제 패킷을 전기적 링크(400)를 통해 전송하여, 목적지 라우터까지 설정되어 있던 광학적 링크(300) 상의 경로를 해제시킨다.Finally, when data transmission from the source router is completed, the source router transmits the path release packet through the electrical link 400 to release the path on the optical link 300 that has been established to the destination router.

이상에서 설명한, PE(100) 간의 데이터 통신을 수행하기 위한 라우팅 동작은, 각 라우터(200) 별로 사전에 설정된 라우팅 알고리즘에 따를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 이하에서 설명할 태스크 매핑 장치(500)가 각 라우터(200)의 데이터 통신을 위한 라우팅 동작을 제어할 수 있다.As described above, the routing operation for performing data communication between the PEs 100 may be based on a routing algorithm preset for each router 200. In an embodiment of the present invention, the task mapping apparatus 500 to be described below may control a routing operation for data communication of each router 200.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 HONoC 시스템(10)에서는, 이상에서 설명한 HONoC의 데이터 통신 동작을 수행하기에 앞서, 태스크 매핑 장치(500)가 애플리케이션에 따른 복수의 태스크(task)를 복수의 PE(100)에 매핑 처리한다.On the other hand, in the HONoC system 10 according to an embodiment of the present invention, prior to performing the data communication operation of the HONoC described above, the task mapping apparatus 500 performs a plurality of tasks according to the application Mapping process to the PE (100).

본 발명의 일실시예에 따른 태스크 매핑 장치(500)는 복수의 태스크 간에 광학적 링크(300)의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 PE(100) 별로 태스크를 매핑한다.The task mapping apparatus 500 according to an embodiment of the present invention maps a task for each PE 100 according to a result of mapping modeling in which the path overlap of the optical link 300 has a minimum value among a plurality of tasks.

이때, 태스크 매핑 장치(500)는 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기, 및 복수의 PE(100) 별로 라우터(200)를 통해 연결된 광학적 링크(300)의 대역폭 크기에 기초하여, 매핑 모델링에 따른 경로 지연 비용을 산출한다. 그리고, 태스크 매핑 장치(500)는 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따라 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 매핑한다.At this time, the task mapping apparatus 500 is based on the maximum data size of a plurality of tasks, and the bandwidth of the optical link 300 connected through the router 200 for each of the plurality of PE (100), the path delay according to the mapping modeling Calculate the cost. The task mapping apparatus 500 maps the plurality of tasks to the plurality of PEs 100 according to the mapping modeling result of which the path delay cost is the minimum value.

구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑 장치(500)는 태스크 모델링부(510), 처리 소자 모델링부(520), 태스크 매핑부(530) 및 데이터 통신 제어부(540)를 포함하여 구성된다.In detail, as illustrated in FIG. 2, the task mapping apparatus 500 according to the exemplary embodiment may include a task modeling unit 510, a processing element modeling unit 520, a task mapping unit 530, and data communication. It is configured to include a control unit 540.

태스크 모델링부(510)는 복수의 태스크의 태스크 간 관계 및 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링한다.The task modeling unit 510 models a task characteristic graph by defining relationships and data sizes between tasks of the plurality of tasks.

구체적으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 특성 그래프의 일례를 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a task characteristic graph according to an embodiment of the present invention.

도 3에서는 애플리케이션에 포함된 복수의 태스크 간의 통신 패턴과 각 태스크에서 처리할 데이터의 크기를 DAG(directed acyclic graph)로 모델링한 것을 나타내었다.In FIG. 3, a communication pattern between a plurality of tasks included in an application and a size of data to be processed in each task are modeled using a directed acyclic graph (DAG).

이때, DAG 표기에 의해 G=<V, E>로 표현할 수 있다. 여기서, V는 태스크로서 vi∈V로 표현할 수 있고, E는 태스크 간에 데이터 통신으로서 vi가 vj로 데이터를 전송하는 통신을 ei ,j∈E라고 표현할 수 있다.At this time, it can be expressed as G = <V, E> by DAG notation. Here, V may be expressed as v i ∈V as a task, and E may be expressed as e i , j ∈E, in which v i transmits data to v j as data communication between tasks.

그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, ei ,j는 BW(ei ,j) 및 CV(ei ,j)의 두 가지 값을 가질 수 있다. BW(ei,j)는 vi가 vj로 데이터를 전송할 때의 통신의 대역폭이며, CV(ei ,j)는 vi가 vj로 데이터를 전송할 때 한번의 통신에서 처리되는 최대 데이터양(즉, 데이터 크기)을 의미한다.As illustrated in FIG. 3, e i , j may have two values , BW (e i , j ) and CV (e i , j ). BW (e i, j ) is the bandwidth of communication when v i sends data to v j , and CV (e i , j ) is the maximum data processed in one communication when v i sends data to v j Amount (ie data size).

이와 같이, 태스크의 통신 패턴 및 특성을 태스크 특성 그래프로 모델링하여, 복수의 태스크의 특성에 기초하여 태스크와 PE(100) 간에 매핑을 수행할 수 있다.As such, the communication pattern and the characteristics of the task may be modeled as a task characteristic graph to perform mapping between the task and the PE 100 based on the characteristics of the plurality of tasks.

다시 도 2로 돌아가서, 처리 소자 모델링부(520)는 복수의 PE(100)의 배치 및 PE(100) 간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링한다.2, the processing element modeling unit 520 models the PE characteristic graph by defining the arrangement of the plurality of PEs 100 and the connection state between the PEs 100.

구체적으로, 앞서 태스크 특성 그래프를 모델링한 것과 마찬가지로, PE(100)들의 배치 상태 및 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링할 수 있다.In detail, as in the case of modeling the task characteristic graph, the PE characteristic graph may be modeled by defining an arrangement state and a connection state of the PE 100.

이때, PE 특성 그래프는 DAG 표기에 의해 P=<U, F>로 표현할 수 있다. 여기서, U는 PE(100)로서 uj∈U로 표현할 수 있고, F는 PE(100) 간의 연결을 의미하는 것으로서 ui와 uj간의 연결을 fi ,j∈F라고 표현할 수 있다.In this case, the PE characteristic graph may be expressed as P = <U, F> by DAG notation. Here, U may be expressed as u j ∈U as PE 100, and F may mean a connection between PE 100, and a connection between u i and u j may be expressed as f i , j ∈F.

태스크 매핑부(530)는 태스크 모델링부(510)를 통해 모델링된 태스크 특성 그래프를, 처리 소자 모델링부(520)를 통해 모델링된 PE 특성 그래프 상에 매핑한다.The task mapping unit 530 maps the task characteristic graph modeled through the task modeling unit 510 onto the PE characteristic graph modeled through the processing element modeling unit 520.

이때, 태스크 매핑부(530)는 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 임시 할당하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하며, 복수 회의 매핑 모델링 중 복수의 태스크 간에 광학적 링크(300)의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 PE(100) 별로 태스크를 최종 매핑한다.In this case, the task mapping unit 530 performs mapping modeling for temporarily allocating a plurality of tasks to the plurality of PEs 100, and minimizes path overlap of the optical link 300 among the plurality of tasks among the plurality of mapping modelings. According to the result of mapping modeling having a value, the task is finally mapped for each PE 100.

참고로, 태스크 매핑부(530)가 태스크와 PE(100)를 매핑하는 동작에 대해서는 하기 도 4 내지 도 6을 통해 상세히 설명하도록 한다.For reference, an operation of mapping the task and the PE 100 by the task mapping unit 530 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.

데이터 통신 제어부(540)는 복수의 태스크를 포함하는 애플리케이션의 실행에 따라 PE(100) 간 데이터 통신을 제어한다.The data communication controller 540 controls data communication between the PEs 100 according to execution of an application including a plurality of tasks.

구체적으로, 데이터 통신 제어부(540)는 복수의 라우터(200) 중 적어도 하나가 전기적 링크(400)를 통해 어느 하나의 태스크에 의해 설정된 목적지 라우터와의 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하도록 제어한다. 그리고, 데이터 통신 제어부(540)는 광학적 링크(300)를 통해 상기 목적지 라우터와의 페이로드 패킷의 통신을 위한 서킷 스위칭을 처리하도록 제어한다.In detail, the data communication controller 540 controls at least one of the plurality of routers 200 to process packet switching for routing with a destination router set by any one task through the electrical link 400. In addition, the data communication controller 540 controls the circuit switching for the communication of the payload packet with the destination router through the optical link 300.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑부(530)의 구성 및 태스크 매핑 방식에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration and task mapping scheme of the task mapping unit 530 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑부의 구성을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a task mapping unit according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑부(530)는 매핑 모델링 모듈(531), 경로 지연 비용 산출 모듈(532) 및 매핑 처리 모듈(533)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, the task mapping unit 530 according to an embodiment of the present invention includes a mapping modeling module 531, a path delay cost calculation module 532, and a mapping processing module 533. .

매핑 모델링 모듈(531)은 복수의 PE(100)에 복수의 태스크를 임시 할당하는 매핑 모델링을 복수 회 처리한다. 이때, 매핑 모델링 모듈(540)은 상기 복수 회의 매핑 모델링마다 상이한 매핑 모델을 적용하여 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 임시 할당한다.The mapping modeling module 531 processes mapping modeling for temporarily allocating a plurality of tasks to the plurality of PEs 100 a plurality of times. In this case, the mapping modeling module 540 temporarily assigns a plurality of tasks to the plurality of PEs 100 by applying a different mapping model for each of the plurality of mapping modelings.

구체적으로, 매핑 모델링 모듈(531)은 기설정된 매핑 함수를 통해 태스크 특성 그래프를 PE 특성 그래프에 매핑한다.In detail, the mapping modeling module 531 maps the task characteristic graph to the PE characteristic graph through a preset mapping function.

예를 들어, 기설정된 매핑 함수 'map()'를 사용하여 태스크 특성 그래프 G=<V, E>를 PE 특성 그래프 P=<U, F>에 매핑하며, 이를 통해 각각의 태스크를 PE(100)에 매핑한 후의 결과는 다음과 같은 수학식 1로 표현할 수 있다.For example, use the preset mapping function 'map ()' to map the task characteristic graph G = <V, E> to the PE characteristic graph P = <U, F>, which maps each task to PE (100). After mapping to) can be expressed by the following equation (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112013051321167-pat00001
Figure 112013051321167-pat00001

이때, |V|≤|U|일 경우, 매핑이 정의된다.In this case, when | V | ≤ | U |, the mapping is defined.

본 발명의 일 실시예에서는, 매핑 모델링 모듈(531)을 통한 매핑 모델링마다, 아래에서 설명할 경로 지연 비용 산출 모듈(532)을 통한 경로 지연 비용의 산출 동작이 병렬적으로 수행된다.In one embodiment of the present invention, the calculation of the path delay cost through the path delay cost calculation module 532 to be described below is performed in parallel for each mapping modeling through the mapping modeling module 531.

경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기, 및 복수의 PE(100) 별로 라우터(200)를 통해 연결된 광학적 링크(300)의 대역폭 크기에 기초하여, 매핑 모델링 회차 별 경로 지연 비용을 산출한다.The path delay cost calculating module 532 may map the path delay for each mapping modeling based on the maximum data size for each task and the bandwidth size of the optical link 300 connected through the router 200 for each of the plurality of PEs 100. Calculate the cost.

구체적으로, 경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 매 회차의 매핑 모델링에서, 복수의 태스크가 순차적으로 임시 할당될 때마다 해당 태스크(즉, 임시 할당된 태스크)의 경로 지연 비용(이하, '제 1 경로 지연 비용'으로 지칭함)을 산출한다.In detail, in the mapping modeling of each round, the path delay cost calculating module 532 performs the path delay cost of the corresponding task (that is, the temporarily allocated task) whenever a plurality of tasks are sequentially temporarily assigned. Path delay cost ').

여기서, 제 1 경로 지연 비용은, 해당 회차의 매핑 모델링에서 기할당된 적어도 하나의 다른 태스크의 데이터 통신이 완료된 후 해당 태스크의 데이터 통신을 처리하기까지 필요한 값이다. 즉, 해당 태스크와 기할당된 다른 태스크 간에 광학적 링크(300) 상의 경로 중첩이 발생된 경우, 해당 태스크의 제 1 경로 지연 비용은 영(0) 이상의 값을 갖는다.Here, the first path delay cost is a value required to process data communication of the task after data communication of at least one other task pre-allocated in the mapping modeling of the turn is completed. That is, when a path overlap on the optical link 300 occurs between the task and another preassigned task, the first path delay cost of the task has a value of zero or more.

이때, 경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 복수의 태스크에 대한 임시 할당이 완료될 때까지 제 1 경로 지연 비용을 누적하고, 제 1 경로 지연 비용들을 누적한 결과를 해당 매핑 모델링에 대한 경로 지연 비용(이하, '제 2 경로 지연 비용'으로 지칭함)으로 산출한다.At this time, the path delay cost calculation module 532 accumulates the first path delay cost until the temporary allocation of the plurality of tasks is completed, and calculates the path delay cost for the corresponding mapping modeling as a result of accumulating the first path delay costs. (Hereinafter referred to as 'second path delay cost').

그리고, 경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 경로 지연 비용(즉, 제 2 경로 지연 비용) 중 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 최적 매핑 모델 및 최소 경로 지연 비용을 매칭하여 저장한다.The path delay cost calculation module 532 matches and stores the optimal mapping model and the minimum path delay cost according to the result of mapping modeling having the minimum value among the path delay costs (ie, the second path delay cost).

이때, 경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 매핑 모델링 모듈(531)을 통한 매핑 모델링 수행 중에, 기저장된 최소 경로 지연 비용보다 큰 값의 경로 지연 비용이 발생되면 현재 수행 중인 매핑 모델링을 중지시킨다. 즉, 이미 수행된 매핑 모델링의 제 2 경로 지연 비용이 최소 경로 지연 비용으로 저장된 상태에서, 현재 수행 중인 매핑 모델링의 제 1 경로 지연 비용의 누적 값이 기저장된 최소 경로 지연 비용을 초과할 경우 상기 현재 수행 중인 매핑 모델링을 중지시켜 불필요한 매핑 모델링을 방지한다.At this time, the path delay cost calculation module 532 stops mapping modeling currently being performed when a path delay cost greater than a previously stored minimum path delay cost is generated during mapping modeling through the mapping modeling module 531. That is, when the second path delay cost of the mapping modeling already performed is stored as the minimum path delay cost, when the cumulative value of the first path delay cost of the mapping model currently being performed exceeds the previously stored minimum path delay cost. Stop mapping modeling in progress to prevent unnecessary mapping modeling.

또한, 경로 지연 비용 산출 모듈(532)은 해당 매핑 모델링의 수행이 완료된 상태에서의 경로 지연 비용이 기저장된 최소 경로 지연 비용보다 작은 값인 경우, 매핑 모델링의 결과에 따른 매핑 모델 및 경로 지연 비용을 최적 매핑 모델 및 상기 최소 경로 지연 비용으로 갱신하여 저장한다.In addition, the path delay cost calculation module 532 optimizes the mapping model and the path delay cost according to the result of the mapping modeling when the path delay cost when the mapping modeling is completed is smaller than the previously stored minimum path delay cost. Updates and stores the mapping model and the minimum path delay cost.

매핑 처리 모듈(533)은 경로 지연 비용(즉, 제 2 경로 지연 비용)이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따라 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 매핑 처리한다.The mapping processing module 533 maps the plurality of tasks to the plurality of PEs 100 according to the mapping modeling result in which the path delay cost (ie, the second path delay cost) is the minimum value.

이때, 매핑 처리 모듈(533)은 복수 회의 매핑 모델링 중 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따른 최적 매핑 모델을 결정하고, 결정된 최적 매핑 모델에 따라 PE(100) 별로 태스크를 매핑한다.At this time, the mapping processing module 533 determines the optimal mapping model according to the mapping modeling result of the path delay cost having the minimum value among the mapping modelings, and maps the task for each PE 100 according to the determined optimal mapping model.

이상, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태스크 매핑부(530)가 매핑 모델링을 통해, 최소 지연 시간 비용을 갖는 최적의 매핑 모델을 설정하여 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 매핑하는 방식을 설명하였다.In FIG. 4, the task mapping unit 530 according to an embodiment of the present invention sets an optimal mapping model having a minimum latency cost through mapping modeling to map a plurality of tasks to a plurality of PEs 100. The way of doing this was explained.

위와 같은 태스크 매핑부(530)의 태스크 매핑 방식을 하기 도 5 및 도 6에 나타낸 알고리즘을 통해 상세히 설명하도록 한다. The task mapping method of the task mapping unit 530 as described above will be described in detail through the algorithm shown in FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 환경에서 지연 시간 최적화를 위한 매핑 알고리즘의 의사(pseudo) 코드이다.5 is a pseudo code of a mapping algorithm for delay time optimization in a hybrid optical network on chip environment according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑 알고리즘의 변수 초기화 부분의 의사 코드이다.6 is a pseudo code of a variable initialization part of a mapping algorithm according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 5와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 태스크 매핑부(530)는, 목적 함수 (objective function)로 구현된 매핑 알고리즘을 수행하여 태스크 매핑을 처리할 수 있다.First, as shown in FIG. 5, in one embodiment of the present invention, the task mapping unit 530 may process a task mapping by performing a mapping algorithm implemented as an objective function.

도 5에서는 재귀 함수로 구현된 매핑 알고리즘을 수행하는 것을 나타내었으며, 이러한 재귀 함수는 태스크를 순차적으로 PE(100)에 매핑을 시도하면서 최적해를 찾는다.In FIG. 5, a mapping algorithm implemented as a recursive function is performed, and this recursive function finds an optimal solution while attempting to sequentially map a task to the PE 100.

이때, 'allocation_calculation_path()' 함수에서는 태스크가 PE(100)에 매핑 되었을 때, 코스트(즉, 지연 시간 비용) 증가율 계산 및 각 광학적 연결에 새로 적용될 통신을 반영하고, 'returning_path()' 함수에서 반영된 통신을 이전 상태로 복구시킨다. 만약 태스크 매핑이 완료된 후의 코스트가 지금까지 찾은 후보 해 중 최소 코스트보다 작다면 이를 갱신해 주고 최소 코스트가 영(0)이 되거나, 또는 모든 후보 해(즉, 매핑 모델링)들의 고려가 완료되면 알고리즘이 종료된다. 참고로, 도 5에서 나타낸 매핑 알고리즘의 모든 변수들은 도 6에서 나타낸 초기화 알고리즘에 따라 초기화된다. 이때, 'total_task' 는 매핑해야 할 태스크의 총 개수를 의미하고 'total_pe'는 HONoC의 네트워크에 존재하는 PE(100)의 개수를 의미한다.In this case, the 'allocation_calculation_path ()' function reflects the cost (i.e. latency cost) growth rate calculation and communication newly applied to each optical connection when the task is mapped to the PE 100, and is reflected in the 'returning_path ()' function. Restore communication to its previous state. If the cost after task mapping is completed is less than the minimum cost of the candidate solutions found so far, update it and the algorithm will be updated if the minimum cost becomes zero or all candidate solutions (ie mapping modeling) are considered. It ends. For reference, all variables of the mapping algorithm shown in FIG. 5 are initialized according to the initialization algorithm shown in FIG. 6. In this case, 'total_task' refers to the total number of tasks to be mapped and 'total_pe' refers to the number of PEs 100 present in the HONoC's network.

이와 같은 매핑 알고리즘은, 전체적인 지연 시간을 감소시키기 위해 매핑 모델링 별 경로 지연 비용 중 최소 값의 경로 지연 비용을 갖는 매핑 모델링에 따라 매핑을 처리한다. 즉, 복수의 태스크에 대한 통신 경로의 충돌(즉, 중첩)을 최소화시킬 수 있도록 매핑을 처리한다. 뿐만 아니라, HONoc의 네트워크 복잡도와 통신 데이터양이 증가할수록 모든 충돌 통신 경로를 고려하여 독립적으로 배치(즉, 매핑)하는데 어려움이 있어, 대용량 데이터가 전송되는 광학적 경로의 경우 우선적으로 전송 경로 중첩을 제거/최소화하고, 불가피한 충돌 경로의 경우 데이터양이 적은 전송에서 발생하도록 매핑한다. 이처럼, 불필요하게 고려할 해의 제거를 통해 빠른 연산을 수행할 수 있도록 분기 한정법(branch-and-bound)을 기반으로 작성될 수 있다.Such a mapping algorithm processes the mapping according to mapping modeling having a path delay cost of the minimum value among the path delay costs for each mapping modeling in order to reduce the overall delay time. That is, mapping is processed to minimize collision (ie, overlap) of communication paths for a plurality of tasks. In addition, as HONoc's network complexity and communication data increases, it is difficult to arrange (i.e., map) independently in consideration of all collision communication paths. Therefore, in the case of optical paths where a large amount of data is transmitted, transmission path overlap is eliminated first. Minimize and map inevitable collision paths to occur in small data transfers. As such, it can be written on a branch-and-bound basis to speed up operations by eliminating unnecessary considerations.

구체적으로, 도 5에 도시한 매핑 알고리즘에 따르면, 복수의 태스크를 복수의 PE(100)에 매핑할 시에 최적의 조건에 따라 매핑을 처리하기 위해서는, 라우팅 경로를 매핑(즉, 태스크를 PE에 할당)함과 동시에 복수의 태스크에 대해 광학적 링크(300)에서 지연 시간을 최소화시킬 수 있는 지연 시간 최소화의 문제가 정의되어야 한다.Specifically, according to the mapping algorithm shown in FIG. 5, in order to process the mapping according to an optimal condition when mapping a plurality of tasks to a plurality of PEs 100, a routing path is mapped (that is, tasks are mapped to PEs). And the problem of delay minimization that can minimize delay in optical link 300 for a plurality of tasks.

이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 이러한 경로 지연 비용의 최소화의 문제를 정의하기 위하여 확정적 알고리즘(Deterministic algorithm)에 기반하여 지연 시간 비용에 대한 문제를 정의한다. 이때, 확정적 알고리즘에 의해 매핑된 태스크 vi로부터 vj로의 통신에 사용되는 연결 F의 부분 집합을 L(ei ,j)로 정의할 수 있다.To this end, in one embodiment of the present invention, in order to define the problem of minimizing such a path delay cost, a problem with a delay time cost is defined based on a deterministic algorithm. In this case, a subset of the connection F used for communication from the task v i to v j mapped by the deterministic algorithm may be defined as L (e i , j ).

구체적으로, 매핑 모델링 모듈(531)을 통해 매핑 모델링이 수행되는 중에, 복수의 태스크가 각각 PE(100)에 임시 할당된 후, ei ,j와 라우팅 경로(즉, 광학적 링크(300))가 공유되는 모든 ei' , j'∈E를 Si ,j라고 정의한다. 이에 따라, L(ei ,j)∩L(ei',j')≠φ 이면, ei' , j'∈Si ,j가 된다.In detail, while mapping modeling is performed through the mapping modeling module 531, after a plurality of tasks are temporarily allocated to the PE 100, e i , j and a routing path (that is, the optical link 300) are established. All shared e i ' , j' ∈E are defined as S i , j . Accordingly, when L (e i , j ) ∩ L (e i ', j' ) ≠ φ, it is e i ' , j' ∈S i , j .

이상에서의 정의에 기반하면, 광학적 링크(300)의 경로 중첩에 의한 지연 시간을 하기 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.Based on the above definition, the delay time due to the path overlap of the optical link 300 may be defined as in Equation 2 below.

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure 112013051321167-pat00002
Figure 112013051321167-pat00002

상기 수학식 2에서, OptBW는 광학적 연결의 대역폭을 의미하고, WLat(ei ,j)는 경로 중첩(즉, 충돌) 발생 시 중첩된 다른 모든 데이터의 전송 작업이 완료된 후 자신의 데이터 전송이 완료될 때 '워스트 케이스(worst case)'의 지연 시간을 의미한다.In Equation 2, OptBW means the bandwidth of the optical connection, WLat (e i , j ) is the transmission of their own data after the completion of the transmission of all other overlapped data when the path overlap (that is, collision) is completed When used, it refers to the delay time of the 'worst case'.

이를 통해, 하기 알고리즘 1과 같이 지연 시간 균등화 및 최소화 문제를 정의할 수 있다.Through this, delay equalization and minimization problems can be defined as in Algorithm 1 below.

<알고리즘 1>Algorithm 1

Figure 112013051321167-pat00003
Figure 112013051321167-pat00003

상기 알고리즘 1에서 Link_BW(fi ,j)는 광학적 대역폭의 요구량을 의미하며, 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.In Algorithm 1, Link_BW (f i , j ) means the amount of optical bandwidth, which can be expressed by Equation 3 below.

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure 112013051321167-pat00004
Figure 112013051321167-pat00004

참고로, 상기 광학적 대역폭 요구량 LinkBW(fi ,j)이 실질적으로 사용 가능한 대역폭 OptBW를 초과하는 매핑을 수행할 경우, 태스크의 수행 시간을 증가시킬 뿐만 아니라 HONoC 의 네트워크 지연 시간 자체도 크게 증가하게 된다. 예를 들어, Task1이 Task2에 60Gbps로 발생하는 데이터를 전송하는데 전송 가능한 대역폭은 40Gbps라면 데이터를 생성하는 Task1의 처리 시간이 지연되고 데이터 전송 또한 누적될수록 더욱 지연되게 된다. 즉, 광학적 지연 시간을 최적화하기 위해서는 각각의 광학적 경로에서의 대역폭 요구량이 실질적인 광학적 대역폭을 초과하지 않도록 하면서 경로를 공유하는 전송 간의 시간을 줄여야 한다.For reference, when the optical bandwidth requirement LinkBW (f i , j ) performs a mapping exceeding the usable bandwidth OptBW, not only the task execution time is increased but also the network delay time of the HONoC itself is greatly increased. . For example, if Task1 transmits data occurring at 60Gbps to Task2, and the transmittable bandwidth is 40Gbps, the processing time of Task1 generating data is delayed, and the delay is further delayed as data is also accumulated. In other words, in order to optimize the optical delay time, it is necessary to reduce the time between transmissions sharing the path while the bandwidth requirement in each optical path does not exceed the actual optical bandwidth.

이에 따라, 매핑 알고리즘에서는 하나의 fi ,j(즉, 광학적 연결)가 수용할 수 있는 대역폭을 초과하게 되면 코스트를 무한대 값으로 줄 수 있게 설정된다. 이는, 대역폭을 초과하게 되면 지연 시간에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로 이를 방지하기 위해서이다.Accordingly, the mapping algorithm is set to give the cost to an infinite value if one f i , j (ie, optical connection) exceeds the allowable bandwidth. This is to prevent this because exceeding the bandwidth can have a fatal effect on the delay time.

한편, 통신 fi ,j에 대한 지연 시간 비용은 vi 와 vj가 매핑된 후 산출될 수 있다. 이때, 지연 시간 비용의 초기값은 영(0)으로 설정되고, 매핑 모델링 시 태스크가 매핑된 후 해당 태스크와 연관된 통신(즉, 중첩된 광학적 경로)이 지연 시간 비용으로 누적될 때마다 하기 수학식 4를 통해 갱신된다.Meanwhile, the delay time cost for communication f i , j may be calculated after v i and v j are mapped. At this time, the initial value of the latency cost is set to zero, and whenever the communication associated with the task (that is, the overlapping optical path) is accumulated as the latency cost after the task is mapped in mapping modeling, Is updated through 4.

<수학식 4>&Quot; (4) &quot;

Figure 112013051321167-pat00005
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상기 수학식 4에서, cost는 기존에 누적된 제 1 지연 시간 비용이고, cost'는 추가되는 통신에 의해 누적되는 제 1 지연 시간 비용이다. 그리고, N은 추가되는 통신과 경로가 충돌되는 통신의 개수이다. In Equation 4, cost is a previously accumulated first delay cost and cost 'is a first delay cost accumulated by additional communication. N is the number of communications with which a path is collided with an additional communication.

이와 같은 수학식 4를 통해, 새로 추가되는 통신의 지연 시간뿐만 아니라 이미 반영된 통신이 새로 추가된 통신에 의해 증가하는 지연시간까지 반영할 수 있다.Through Equation 4, not only the delay time of the newly added communication but also the delay time increased by the newly added communication can be reflected.

또한, 매핑 알고리즘에서, 최적해(Optimum solution) 탐색 시간을 줄이기 위해서는, 각 매핑 모델링을 통해 찾아진 후보 해(candidate solution) 중 가장 작은 코스트 값(즉, 최소 지연 시간 비용)을 저장해 놓는다. 그리고, 현재 매핑 중인 후보 해가 저장된 코스트(최소 지연 시간 비용)를 이미 초과하면 이 매핑은 최적해가 될 수 없다고 판단하여 해당 후보 해를 통해 파생되는 다른 해를 탐색하지 않는다. 이를 통해 불필요한 매핑 시도를 줄일 수 있다. 참고로, 모든 태스크가 PE(100)에 매핑되었을 때 누적된 코스트가 영(0)이라면 최적해가 된다. 이는 경로 충돌과 대역폭 초과를 하는 통신이 없다는 것이고 결국 정의된 문제의 최적해로 바로 채택될 수 있으므로 더 이상의 매핑 모델링을 진행할 필요가 없다.In addition, in the mapping algorithm, in order to reduce the optimal solution search time, the smallest cost value (that is, the minimum latency cost) among candidate solutions found through each mapping modeling is stored. If the candidate solution currently being mapped already exceeds the stored cost (minimum delay time cost), it is determined that this mapping cannot be the optimal solution and does not search for other solutions derived from the candidate solution. This can reduce unnecessary mapping attempts. For reference, when all the tasks are mapped to the PE 100, the cumulative cost is an optimal solution if it is zero. This means that there is no communication with path collisions and bandwidth overruns, which in turn can be directly adopted as the optimal solution for the defined problem, eliminating the need for further mapping modeling.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HONoC 시스템(10)에서 태스크 매핑을 수행하는 방법을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of performing task mapping in the HONoC system 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법을 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a task mapping method of a hybrid optical network on chip according to an embodiment of the present invention.

먼저, 복수의 태스크의 태스크 간 관계 및 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링한다(S710).First, a task characteristic graph is modeled by defining relationships and data sizes between tasks of a plurality of tasks (S710).

그리고, HONoC 상의 복수의 PE의 배치 및 PE 간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링한다(S720)In addition, the PE characteristic graph is modeled by defining the arrangement of the plurality of PEs on the HONoC and the connection state between the PEs (S720).

이때, 상기 모델링하는 단계(S710, S720)는 순서가 변경될 수 있으며, 동시에 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 태스크 특성 그래프의 모델링 및 PE 특성 그래프의 모델링의 선후 관계에 영향을 받지 않는다.At this time, the modeling step (S710, S720) may be changed in order, it may be performed at the same time. That is, in one embodiment of the present invention, it is not influenced by the relationship between the modeling of the task characteristic graph and the modeling of the PE characteristic graph.

그런 다음, 태스크 특성 그래프 및 PE 특성 그래프에 기초하여 복수의 태스크를 복수의 PE에 임시 매핑하는 매핑 모델링을 반복 수행한다(S730).Then, mapping modeling for temporarily mapping the plurality of tasks to the plurality of PEs is repeatedly performed based on the task characteristic graph and the PE characteristic graph (S730).

즉, 태스크 특성 그래프를 상기 PE 특성 그래프 상에 임시 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하며, 복수 회의 매핑 모델링마다 상이한 매핑 모델에 따라 복수의 PE에 상기 복수의 태스크를 순차적으로 임시 할당한다.That is, mapping modeling for temporarily mapping a task characteristic graph onto the PE characteristic graph is performed a plurality of times, and the plurality of tasks are sequentially temporarily assigned to a plurality of PEs according to a different mapping model for each of the plurality of mapping modelings.

이와 같은 매핑 모델링의 반복 수행 중에, 복수의 태스크 간에 HONoC 상의 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 최적 매핑 모델을 검출한다(S740).During the repetition of the mapping modeling, an optimal mapping model having a minimum value of the path overlap of the optical link on the HONoC between the plurality of tasks is detected (S740).

구체적으로, 복수 회의 매핑 모델링마다, 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기 및 복수의 PE 별로 라우터를 통해 연결된 광학적 링크의 대역폭 크기에 기초하여 경로 지연 비용을 산출한다. 이때, 복수의 태스크가 복수의 PE에 순차적으로 임시 할당될 때마다, 임시 할당된 태스크와 기할당된 적어도 하나의 다른 태스크 간에 광학적 링크 상의 경로 중첩이 발생된 경우에 대한 해당 태스크의 제 1 경로 지연 비용을 산출하고, 복수의 태스크 별 제 1 경로 지연 비용을 누적하여 해당 매핑 모델링에 대한 제 2 경로 지연 비용을 산출한다.Specifically, the path delay cost is calculated based on the maximum data size for each task and the bandwidth size of the optical link connected through the router for each PE. At this time, whenever a plurality of tasks are temporarily temporarily assigned to a plurality of PEs, a first path delay of the corresponding task when a path overlap on the optical link occurs between the temporarily allocated task and at least one other task that is previously allocated The cost is calculated, and the second path delay cost for the mapping modeling is calculated by accumulating the first path delay costs for the plurality of tasks.

또한, 복수 회의 매핑 모델링 중 최소 값의 경로 지연 비용을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 최적 매핑 모델 및 최소 경로 지연 비용을 매칭하여 저장하여, 복수 회의 매핑 모델링 중 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따른 최적 매핑 모델을 선택한다.In addition, the optimal mapping model and the minimum path delay cost are matched and stored according to the result of the mapping modeling having the minimum path delay cost among the multiple mapping modeling. Select an optimal mapping model according to

구체적으로, 어느 하나의 매핑 모델링의 수행 중에 기저장된 상기 최소 경로 지연 비용보다 큰 값의 경로 지연 비용이 발생되면 수행 중인 매핑 모델링을 중지시키고, 어느 하나의 매핑 모델링의 수행이 완료된 상태에서의 경로 지연 비용이 기저장된 최소 경로 지연 비용보다 작은 값인 경우, 해당 매핑 모델링의 결과에 따른 매핑 모델 및 경로 지연 비용을 최적 매핑 모델 및 최소 경로 지연 비용으로 갱신하여 저장한다. Specifically, if a path delay cost of a value greater than the previously stored minimum path delay cost is generated during the execution of any mapping modeling, the mapping mapping being performed is stopped, and the path delay in a state in which the mapping modeling is completed. If the cost is less than the previously stored minimum path delay cost, the mapping model and path delay cost according to the result of the mapping modeling are updated and stored with the optimal mapping model and the minimum path delay cost.

그런 후, 최적 매핑 모델에 따라 PE(100) 별로 태스크를 매핑한다(S750).Thereafter, tasks are mapped for each PE 100 according to the optimal mapping model (S750).

즉, 복수 회의 매핑 모델링 중 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 PE 별로 태스크를 매핑한다.That is, the tasks are mapped for each PE according to the mapping modeling result in which the path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks in the mapping modeling.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계 이후에, 복수의 태스크를 포함하는 애플리케이션의 실행에 따라 PE 간 데이터 통신을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한, PE 간 데이터 통신을 제어하는 단계는, 상기 복수의 라우터 중 적어도 하나가 상기 전기적 링크를 통해 상기 태스크에 의해 설정된 목적지 라우터와의 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하도록 제어하거나, 상기 경로 설정에 의해 설정된 상기 광학적 링크를 통해 상기 목적지 라우터와의 페이로드 패킷의 통신을 위한 서킷 스위칭을 처리하도록 제어할 수 있다.On the other hand, in an embodiment of the present invention, after mapping the task for each PE, the method may further include controlling data communication between PEs according to execution of an application including a plurality of tasks. The step of controlling data communication between PEs may include controlling at least one of the plurality of routers to handle packet switching for routing with a destination router set by the task through the electrical link, And control the circuit switching for communication of the payload packet with the destination router via the optical link established.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템
100: 처리 소자
200: 라우터
300: 광학적 경로
400: 전기적 경로
500: 태스크 매핑 장치
10: Hybrid optical network on-chip system
100: processing element
200: router
300: Optical path
400: electrical path
500: task mapping device

Claims (17)

복수의 처리 소자(Processing Element, PE), 상기 PE 별로 매칭된 복수의 라우터 및 상기 라우터 간에 경로를 형성하는 광학적 링크 및 전기적 링크가 구성된 하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on-Chip, HONoC)의 태스크 매핑 장치에 있어서,
복수의 태스크 간 관계 및 상기 복수의 태스크 별 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링하는 태스크 모델링부;
상기 복수의 PE의 배치 및 PE간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링하는 처리 소자 모델링부; 및
상기 태스크 특성 그래프를 상기 PE 특성 그래프 상에 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하되, 상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 태스크 매핑부를 포함하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
Hybrid Optical Network-on-Chip (HONoC) configured with a plurality of processing elements (PEs), a plurality of routers matched for each PE, and optical and electrical links forming a path between the routers In the task mapping apparatus of
A task modeling unit configured to model a task characteristic graph by defining a relationship between a plurality of tasks and data sizes of the plurality of tasks;
A processing element modeling unit configured to model PE characteristic graphs by defining the arrangement of the plurality of PEs and a connection state between PEs; And
Mapping of the task characteristic graph onto the PE characteristic graph is performed a plurality of times of mapping modeling, and according to a result of mapping modeling in which the path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks among the plurality of mapping modeling. Task mapping apparatus of a hybrid optical network on a chip comprising a task mapping unit for mapping the task for each PE.
제 1 항에 있어서,
상기 태스크 매핑부는,
상기 복수의 PE에 상기 복수의 태스크를 임시 할당하는 상기 매핑 모델링을 복수 회 처리하는 매핑 모델링 모듈;
상기 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기 및 상기 복수의 PE 별로 상기 라우터를 통해 연결된 상기 광학적 링크의 대역폭 크기에 기초하여, 상기 매핑 모델링 회차 별 경로 지연 비용을 산출하는 경로 지연 비용 산출 모듈; 및
상기 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 복수의 태스크를 상기 복수의 PE에 매핑하는 매핑 처리 모듈을 포함하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
The method according to claim 1,
The task mapping unit,
A mapping modeling module configured to process the mapping modeling for temporarily allocating the plurality of tasks to the plurality of PEs a plurality of times;
A path delay cost calculation module configured to calculate a path delay cost for each mapping modeling based on the maximum data size for each of the plurality of tasks and the bandwidth size of the optical link connected through the router for each of the plurality of PEs; And
And a mapping processing module for mapping the plurality of tasks to the plurality of PEs according to the mapping modeling result of the path delay cost being the minimum value.
제 2 항에 있어서,
상기 매핑 모델링 모듈은,
상기 복수 회의 매핑 모델링마다 상이한 매핑 모델에 따라 상기 태스크를 임시 할당하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
3. The method of claim 2,
The mapping modeling module,
And a task mapping apparatus for temporarily assigning the task according to a different mapping model for each of the plurality of mapping modelings.
제 2 항에 있어서,
상기 경로 지연 비용 산출 모듈은,
매 회차의 상기 매핑 모델링에서, 상기 복수의 태스크가 순차적으로 임시 할당될 때마다 상기 임시 할당된 태스크와 기할당된 적어도 하나의 다른 태스크 간에 상기 광학적 링크 상의 경로 중첩이 발생된 경우에 대해 상기 임시 할당된 태스크의 제 1 경로 지연 비용을 산출하고,
상기 복수의 태스크에 대한 임시 할당이 완료될 때까지 상기 제 1 경로 지연 비용을 누적하여 해당 매핑 모델링에 대한 제 2 경로 지연 비용을 산출하되,
상기 제 1 경로 지연 비용은,
상기 적어도 하나의 다른 태스크의 데이터 통신이 완료된 후 상기 임시 할당된 태스크의 데이터 통신을 처리하는데 필요한 값인 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
3. The method of claim 2,
The path delay cost calculation module,
In the mapping modeling of each round, the temporary allocation for the case where a path overlap on the optical link occurs between the temporary allocated task and at least one other task that is pre-allocated whenever the plurality of tasks are sequentially temporarily allocated. Calculate a first path delay cost for the scheduled task,
The second path delay cost for the mapping modeling is calculated by accumulating the first path delay cost until the temporary allocation of the plurality of tasks is completed.
The first path delay cost is
And a value necessary to process data communication of the temporarily allocated task after data communication of the at least one other task is completed.
제 2 항에 있어서,
상기 경로 지연 비용 산출 모듈은,
상기 경로 지연 비용 중 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 최적 매핑 모델 및 최소 경로 지연 비용을 매칭하여 저장하되,
상기 매핑 모델링 모듈을 통한 매핑 모델링 수행 중에, 기저장된 상기 최소 경로 지연 비용보다 큰 값의 경로 지연 비용이 발생되면 상기 수행 중인 매핑 모델링을 중지시키고,
상기 매핑 모델링의 수행이 완료된 상태에서의 경로 지연 비용이 상기 기저장된 최소 경로 지연 비용보다 작은 값인 경우, 상기 매핑 모델링의 결과에 따른 매핑 모델 및 경로 지연 비용을 상기 최적 매핑 모델 및 상기 최소 경로 지연 비용으로 갱신하여 저장하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
3. The method of claim 2,
The path delay cost calculation module,
According to the result of the mapping modeling having the minimum value of the path delay cost, the optimal mapping model and the minimum path delay cost are matched and stored,
During the mapping modeling through the mapping modeling module, if a path delay cost of a value greater than the previously stored minimum path delay cost is generated, the mapping modeling being performed is stopped,
When the path delay cost in the state where the mapping modeling is completed is smaller than the previously stored minimum path delay cost, the mapping model and the path delay cost according to the result of the mapping modeling are determined by the optimal mapping model and the minimum path delay cost. Task mapping device for a hybrid optical network on a chip to be updated and stored.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 태스크를 포함하는 애플리케이션의 실행에 따라 상기 PE 간 데이터 통신을 제어하는 데이터 통신 제어부를 더 포함하되,
상기 데이터 통신 제어부는,
상기 복수의 라우터 중 적어도 하나가 상기 전기적 링크를 통해 상기 태스크에 의해 설정된 목적지 라우터와의 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하도록 제어하고, 상기 광학적 링크를 통해 상기 목적지 라우터와의 페이로드 패킷의 통신을 위한 서킷 스위칭을 처리하도록 제어하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a data communication control unit for controlling the data communication between the PE in accordance with the execution of the application including the plurality of tasks,
The data communication control unit,
Control at least one of the plurality of routers to handle packet switching for routing with a destination router set by the task over the electrical link, and communicate payload packets with the destination router via the optical link. A task mapping device for a hybrid optical network on chip that controls to handle circuit switching for a circuit.
복수의 처리 소자(Processing Element, PE), 상기 PE 별로 매칭된 복수의 라우터 및 상기 라우터 간에 경로를 형성하는 광학적 링크 및 전기적 링크가 구성된 하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on-Chip)의 태스크 매핑 장치를 통한 태스크 매핑 방법에 있어서,
복수의 태스크 간 관계 및 상기 복수의 태스크 별 데이터 크기를 정의하여 태스크 특성 그래프를 모델링하는 단계;
상기 복수의 PE의 배치 및 PE 간 연결 상태를 정의하여 PE 특성 그래프를 모델링하는 단계;
상기 태스크 특성 그래프를 상기 PE 특성 그래프 상에 임시 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하는 단계; 및
상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계를 포함하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법.
Hybrid Optical Network-on-Chip task consisting of a plurality of processing elements (PEs), a plurality of routers matched for each PE, and optical and electrical links forming a path between the routers In the task mapping method through the mapping device,
Modeling a task characteristic graph by defining relationships between a plurality of tasks and data sizes of the plurality of tasks;
Modeling a PE characteristic graph by defining a batch of the plurality of PEs and a connection state between the PEs;
Performing mapping modeling for temporarily mapping the task characteristic graph onto the PE characteristic graph a plurality of times; And
And mapping the tasks for each PE according to a result of mapping modeling in which the path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks during the mapping modeling.
제 7 항에 있어서,
상기 매핑 모델링을 복수 회 수행하는 단계는,
상기 복수 회의 매핑 모델링마다 상이한 매핑 모델에 따라 상기 복수의 PE에 상기 복수의 태스크를 순차적으로 임시 할당하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법.
The method of claim 7, wherein
Performing the mapping modeling a plurality of times,
And sequentially assigning the plurality of tasks to the plurality of PEs sequentially according to a different mapping model for each of the plurality of mapping modelings.
제 8 항에 있어서,
상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계는,
상기 복수 회의 매핑 모델링마다, 상기 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기 및 상기 복수의 PE 별로 상기 라우터를 통해 연결된 상기 광학적 링크의 대역폭 크기에 기초하여 경로 지연 비용을 산출하는 단계;
상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따른 최적 매핑 모델을 결정하는 단계; 및
상기 최적 매핑 모델에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계를 포함하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법.
The method of claim 8,
The step of mapping the task for each PE,
Calculating a path delay cost based on the maximum data size for each of the plurality of tasks and the bandwidth size of the optical link connected through the router for each of the plurality of PEs;
Determining an optimal mapping model according to a result of mapping modeling of which the path delay cost is the minimum among the mapping modeling times; And
And mapping the task to each PE according to the optimal mapping model.
제 9 항에 있어서,
상기 경로 지연 비용을 산출하는 단계는,
상기 복수의 태스크가 순차적으로 임시 할당될 때마다 상기 임시 할당된 태스크와 기할당된 적어도 하나의 다른 태스크 간에 상기 광학적 링크 상의 경로 중첩이 발생된 경우에 대한 상기 임시 할당된 태스크의 제 1 경로 지연 비용을 산출하는 단계; 및
상기 복수의 태스크 별 상기 제 1 경로 지연 비용을 누적하여 해당 매핑 모델링에 대한 제 2 경로 지연 비용을 산출하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 경로 지연 비용은,
상기 적어도 하나의 다른 태스크의 데이터 통신이 완료된 후 상기 임시 할당된 태스크의 데이터 통신을 처리하는데 필요한 값인 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 태스크 매핑 방법.
The method of claim 9,
Computing the path delay cost,
The first path delay cost of the temporarily allocated task for the case where a path overlap on the optical link occurs between the temporary allocated task and at least one other task that is pre-allocated whenever the plurality of tasks are sequentially temporarily assigned. Calculating; And
Computing the first path delay cost for each of the plurality of tasks to calculate a second path delay cost for the mapping modeling,
The first path delay cost is
And a value required to process data communication of the temporarily allocated task after data communication of the at least one other task is completed.
제 9 항에 있어서,
상기 최적 매핑 모델을 결정하는 단계 이전에,
상기 복수 회의 매핑 모델링 중 최소 값의 경로 지연 비용을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 최적 매핑 모델 및 최소 경로 지연 비용을 매칭하여 저장하는 단계를 포함하되,
상기 경로 지연 비용을 산출하는 단계는,
어느 하나의 상기 매핑 모델링의 수행 중에, 기저장된 상기 최소 경로 지연 비용보다 큰 값의 경로 지연 비용이 발생되면 상기 수행 중인 매핑 모델링을 중지시키고,
상기 어느 하나의 매핑 모델링의 수행이 완료된 상태에서의 경로 지연 비용이 상기 기저장된 최소 경로 지연 비용보다 작은 값인 경우, 상기 어느 하나의 매핑 모델링의 결과에 따른 매핑 모델 및 경로 지연 비용을 상기 최적 매핑 모델 및 상기 최소 경로 지연 비용으로 갱신하여 저장하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템의 태스크 매핑 방법.
The method of claim 9,
Prior to determining the optimal mapping model,
Matching and storing an optimal mapping model and a minimum path delay cost according to a result of mapping modeling having a minimum path delay cost among the plurality of mapping modeling operations,
Computing the path delay cost,
During the execution of any one of the mapping modeling, if a path delay cost of a value greater than the previously stored minimum path delay cost is generated, the mapping modeling being performed is stopped,
If the path delay cost when the one of the mapping modeling is completed is less than the previously stored minimum path delay cost, the mapping model and the path delay cost according to the result of the one mapping modeling are determined as the optimal mapping model. And updating and storing the minimum path delay cost in a hybrid optical network on chip system.
제 7 항에 있어서,
상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 단계 이후에,
상기 복수의 태스크를 포함하는 애플리케이션의 실행에 따라 상기 PE 간 데이터 통신을 제어하는 단계를 더 포함하되,
상기 PE 간 데이터 통신을 제어하는 단계는,
상기 복수의 라우터 중 적어도 하나가 상기 전기적 링크를 통해 상기 태스크에 의해 설정된 목적지 라우터와의 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하도록 제어하거나, 상기 경로 설정에 의해 설정된 상기 광학적 링크를 통해 상기 목적지 라우터와의 페이로드 패킷의 통신을 위한 서킷 스위칭을 처리하도록 제어하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템의 태스크 매핑 방법.
The method of claim 7, wherein
After mapping the task for each PE,
Controlling data communication between the PEs according to execution of an application including the plurality of tasks;
Controlling data communication between the PE,
At least one of the plurality of routers controls to handle packet switching for routing with a destination router set by the task through the electrical link, or with the destination router through the optical link set by the routing. A task mapping method of a hybrid optical network on chip system for controlling to handle circuit switching for communication of payload packets.
하이브리드 광학 네트워크 온 칩(Hybrid Optical Network-on- Chip) 시스템에 있어서,
복수의 처리 소자(Processing Element, PE);
상기 PE 별로 매칭되며, 광학적 링크를 통해 상기 PE 간 데이터의 전송을 위한 서킷 스위칭을 처리하고, 전기적 링크를 통해 상기 PE 간 경로 설정을 위한 패킷 스위칭을 처리하는 복수의 라우터; 및
상기 복수의 PE에 복수의 태스크를 임시 매핑하는 매핑 모델링을 복수 회 수행하고, 상기 복수 회의 매핑 모델링 중 상기 복수의 태스크 간에 상기 광학적 링크의 경로 중첩이 최소 값을 갖는 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 PE 별로 상기 태스크를 매핑하는 태스크 매핑 장치를 포함하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템.
In a hybrid optical network-on-chip system,
A plurality of processing elements (PE);
A plurality of routers matched for each PE and configured to process circuit switching for transmission of data between the PEs through an optical link and to process packet switching for routing between PEs through an electrical link; And
The mapping model for temporarily mapping a plurality of tasks to the plurality of PEs is performed a plurality of times, and the PE according to a result of mapping modeling in which the path overlap of the optical link has a minimum value among the plurality of tasks among the plurality of mapping modelings. Hybrid optical network on a chip system comprising a task mapping device for mapping the task for each.
제 13 항에 있어서,
상기 태스크 매핑 장치는,
상기 복수의 태스크 별 최대 데이터 크기 및 상기 복수의 PE 별로 상기 라우터를 통해 연결된 상기 광학적 링크의 대역폭 크기에 기초하여, 상기 매핑 모델링 회차 별 경로 지연 비용을 산출하고,
상기 경로 지연 비용이 최소 값인 매핑 모델링의 결과에 따라 상기 복수의 태스크를 상기 복수의 PE에 매핑하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템.
14. The method of claim 13,
The task mapping device,
Calculating the path delay cost for each mapping modeling based on the maximum data size for each of the plurality of tasks and the bandwidth size of the optical link connected through the router for each of the plurality of PEs,
And mapping the plurality of tasks to the plurality of PEs according to a mapping modeling result of the path delay cost being the minimum value.
제 14 항에 있어서,
상기 태스크 매핑 장치는,
매 회차의 상기 매핑 모델링에서, 상기 복수의 태스크를 상기 PE에 순차적으로 임시 할당하고,
상기 임시 할당된 태스크와 기할당된 적어도 하나의 다른 태스크 간에 상기 광학적 링크 상의 경로 중첩이 발생된 경우에 대한 경로 지연 비용을 산출하고,
상기 복수의 태스크에 대한 임시 할당이 완료될 때까지 상기 산출된 경로 지연 비용을 누적하여 해당 매핑 모델링에 대한 경로 지연 비용을 산출하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템.
15. The method of claim 14,
The task mapping device,
In the mapping modeling of each round, the plurality of tasks are temporarily temporarily assigned to the PE,
Calculating a path delay cost for a case where a path overlap on the optical link occurs between the temporarily allocated task and at least one other task previously allocated,
And calculating the path delay cost for the mapping modeling by accumulating the calculated path delay cost until the temporary allocation of the plurality of tasks is completed.
제 15 항에 있어서,
상기 태스크 매핑 장치는,
상기 매핑 모델링의 수행 중에 상기 누적된 경로 지연 비용이 기산출된 경로 지연 비용의 최소 값보다 큰 경우 상기 매핑 모델링의 수행을 중지시키고 다음 매핑 모델링을 수행하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템.
16. The method of claim 15,
The task mapping device,
And performing the mapping modeling and performing the next mapping modeling when the accumulated path delay cost is greater than a minimum value of the calculated path delay cost during the mapping modeling.
제 13 항에 있어서,
상기 태스크 매핑 장치는,
상기 복수 회의 매핑 모델링마다 상이한 매핑 모델에 따라 상기 복수의 PE에 복수의 태스크를 임시 매핑하는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩 시스템.
14. The method of claim 13,
The task mapping device,
And hybridly map a plurality of tasks to the plurality of PEs according to different mapping models for each of the plurality of mapping modelings.
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