A true application-specific Network-on-Chip (NoC) requires the exact knowledge of the internal traffic behavior during the NoC is fully running the target application. Therefore, an accurate traffic measuring method is necessary. In this work, a simple but powerful traffic monitoring system is presented for the accurate evaluation and refinement of an application-specific NoC. The traffic monitoring system measures various traffic parameters such as an end-to-end latency, a queuing buffer usage and a congestion level. A NoC-based portable multimedia system as a target system is implemented on multiple FPGAs to demonstrate the effectiveness of the proposed traffic monitoring system. Using the traffic monitoring system, the target system is diagnosed and refined in two different topologies; mesh and star topologies. For the application-specific NoC, three design refinement processes such as buffer size assignment, network frequency selection, and run-time routing path modification are performed in the target system. As a result of the refinement, 42% buffer reduction and 28% latency reduction are obtained in the mesh-connected application-specific NoC.
특정 어플리케이션에 최적화된 네트워크 온 칩을 구현하기 위해서는 그 어플리케이션에 맞는 네트워크 온 칩 디자인 파라미터들을 결정하는 것이 중요하다. 이러한 파라미터들은 네트워크 온 칩 내부의 트래픽에 의해 많은 영향을 받기 때문에, 진정한 어플리케이션에 특화된 네트워크 온 칩을 위해서는 내부 트래픽을 관찰하는 것이 필수적이다.
본 연구에서는, 어플리케이션에 맞는 네트워크 온 칩의 정확한 평가와 개량을 위해 패킷 레이턴시나 버퍼 백로그, 트래픽 혼잡도와 같은 네트워크 온 칩 트래픽 파라미터들을 실시간으로 모니터링하는 트래픽 모니터링 시스템이 제안되었다. 이러한 트래픽 모니터링 시스템의 유용함을 증명하기 위해서 실제 3x3 메시 토폴로지를 갖는 네트워크 온 칩을 기반으로 하는 휴대용 멀티미디어 시스템이 3개의 FPGA를 이용해서 구현되었다. 트래픽 모니터링 시스템을 이용해서 타겟 시스템이 정확히 진단되고, 버퍼 사이즈 결정이나 네트워크 주파수 결정, 실시간으로 라우팅 경로를 바꾸는 것과 같은 디자인 개선 작업을 수행하였다. 그 결과 메시 형태로 구현된 시스템에서 42% 만큼 총 버퍼 사이즈가 감소하였고, 28% 만큼 레이턴시가 감소하였다.
