Optimization methodology for application mapping in wireless network-on-chip
Kablosuz yonga-üstü-ağlar için uygulama eşleme optimizasyon metodolojisi
- Tez No: 759406
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN TOSUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Kablosuz ağlar, Metasezgisel algoritmalar, Optimizasyon, Tam sayılı doğrusal programlama, Tavlama, Yonga-üstü-ağlar, Wireless networks, Metaheuristic algorithms, Optimization, Integer linear programming, Annealing, Network-on-chip
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yonga-üstü-Ağ'lar (NoC), bir sistemde daha hızlı ve daha enerji-verimli iletişim sağlamak için elektronik bileşenler arasındaki geleneksel veri yolu tabanlı veya noktadan noktaya iletişim yöntemlerinin yerini alan yeni bir iletişim teknolojisidir. Bununla birlikte, NoC'larda, bazı haberleşen bileşenler birbirlerinden çok uzak olabilir ve bunun sonucu olarak bu tür bileşenler arasındaki çoklu-atlamalı iletişim, yüksek gecikme süresi ve enerji tüketimi açısından verimsiz hale gelebilir. Bu duruma bir çözüm olarak, bu tür bileşenlerin aralarındaki atlama sayısını düşürmek, hatta tek bir kablosuz bağlantıya indirgemek amacıyla, uzak bileşenlerin arasına kablosuz bir bağlantı eklemek yoluyla geleneksel NoC'lere kıyasla daha düşük enerji tüketimi ve gecikmenin yanı sıra daha yüksek ölçeklenebilirlik ve bant genişliği sunan Kablosuz-Yonga-üstü-Ağ'lar (WiNoC) mimarileri sunulmuştur. Buna rağmen hala WiNoC tasarımıyla ilgili çözülmesi gereken uygulama eşleme, yönlendirme ve kablosuz yönlendiricilerin entegrasyonuyla ilgili donanım karmaşıklığı ya da güç yükü gibi önemli problemler vardır. Donanım uygulamalarını birden çok çekirdeğe eşleme problemi NP-zor olarak kabul edilir. NoC'lar için birkaç başarılı eşleme algoritması olmasına rağmen, literatür hibrit WiNoC'lar için optimal eşleme tekniklerinden yoksundur. Bu çalışmada, hibrit WiNoC ağ topolojileri için ikinci dereceden programlama (QP) tabanlı ve simüle edilmiş tavlama (SA) tabanlı uygulama eşleme yöntemlerini sunulmuştur. QP tabanlı model daha küçük problem boyutları için yüksek hesaplama karmaşıklığı ile optimal çözümler sunarken, meta-sezgisel SA tabanlı yöntem daha büyük problem boyutları için gerçekçi çalışma zamanlarında optimal veya optimale yakın sonuçlar sağlamaktadır. Sunulan yöntemler, uygulama çizgesini ve bazı yönlendiricilerin kablosuz bağlantılar aracılığıyla iletişim kurduğu hibrit 2D WiNoC ağ topolojisini girdi olarak alır ve uygulamanın iletişim enerjisi tüketimini en aza indirmek amacıyla en uygun uygulama eşlemesini oluştururlar. Önerilen QP tabanlı model daha hızlı yürütme sürelerinde en uygun çözümleri üretirken, önerilen meta-sezgisel SA tabanlı uygulama eşleme yöntemi, nispeten daha küçük değerlendirme boyutları için test senaryolarının çoğunda optimum veya optimuma yakın çözümler üretebilmiş ve daha yavaş performans göstermiştir. QP-tabanlı yöntem, daha yüksek problem boyutları için yürütmeyi zamanında bitirememiştir. Bunlara ek olarak, bu çalışmada, kablolu/kablosuz iletişim maliyeti oranının WiNoC'larda toplam iletişim maliyeti üzerindeki etkileri de incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Network-on-Chip is a novel communication technology that has replaced the traditional bus-based or point-to-point communication methods between the electronic components to allow for faster and more energy-efficient communication in a system. Nevertheless, in NoC, some communicating components may be too far from each other, making the multi-hop communication between such cores inefficient in terms of high latency and energy consumption. As a solution to shorten the hop count between such components, wireless connections between tiles were introduced, leading to Wireless Network-on-Chip architectures that enable higher scalability and bandwidth along with lower communication latency and energy consumption than traditional NoC by reducing communication distance between faraway points to a single-hop wireless interconnect. However, there are still some important challenges for WiNoC design related to the application mapping, routing, and integration of wireless routers, such as the complexity of hardware or power overhead. The application mapping to multiple cores is an NP-hard problem. Although there are several successful mapping algorithms for NoCs, the literature lacks the optimal mapping techniques for hybrid WiNoCs. In this study, we present quadratic programming-based and simulated annealing-based application mapping methods for hybrid WiNoC mesh topologies. The QP-based model gives us optimal solutions with high computational complexity for smaller problem sizes, while our metaheuristic SA-based method provides optimal or near-optimal results in realistic runtimes for bigger problem sizes. Our methods take the application graph and the hybrid 2D WiNoC mesh topology, where some routers communicate through wireless links as inputs and generate the optimal application mapping with the objective to minimize the communication energy consumption of the application. Our proposed QP-based model generates the optimal solutions in faster execution times, while the proposed metaheuristic SA-based application mapping method is able to generate optimal or near-optimal solutions for most of the test cases for relatively smaller benchmark sizes with slower performance than the QP-based method. For bigger problem sizes, the QP-based method cannot finish execution in acceptable running times. We also investigated the effects of different wired-to-wireless communication cost ratios on the overall communication cost in hybrid WiNoCs.
Benzer Tezler
- Comprehensive risk mapping and fire station optimization for forest fire management: An application in Antalya
Orman yangını yönetimi için kapsamlı risk haritalama ve yangın istasyonu optimizasyonu: Antalya uygulaması
ZÜHAL ÖZCAN YAVUZ
Doktora
İngilizce
2024
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR KABAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ ÇAĞLAYAN
- Savunma sanayi sektöründe faaliyet gösteren bir firmaya değer akış haritalama ile bulanık htea entegrasyonu
Fuzzy fmea integration with value flow mapping for a company operating in the defense industry sector
MERVE UZUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFİYE SENCER
- General derivation and a design methodology for interval type-2 fuzzy logic systems
Aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemler için genel çıkarımlar ve bir tasarım yöntemi
MORTAZA ALIASGHARY
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM EKSIN
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- Hazır giyimde yalın üretim metodları ile dikim verimlilik optimizasyonu
Sewing productivity optimization with lean manufacturing methods in apparel industry
ŞADAN ESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU
- Görüntü sınıflandırması için yapay sinir ağlarının analiz ve optimizasyonu
Analysis and optimization of artificial neural networks for image classification
OZAN ARSLAN
Doktora
Türkçe
2001
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. OĞUZ MÜFTÜOĞLU
PROF. DR. CANKUT ÖRMECİ