As multi-hop on-chip networks (OCNs) are used to provide access to shared resources, such as memory controllers, for chip multiprocessors, guaranteeing global fairness among the nodes is important in future OCNs, regardless of their location. However, we show how placement of the tasks with respect to the location of the memory controllers can result in a significant performance variation, up to 30in our evaluation. Since current operating systems are oblivious to OCN and its topology, we provide architectural support for locality-oblivious task placement through on-chip network arbitration. We propose virtualcontention-based arbitration (VCA) that introduces virtual contention ?? i.e., even if contention does not occur, VCA takes historical non-contention into account when performing arbitration in the future and overcomes the limitation ofrealcontention-based arbitration. In addition, since arbitration is often on the router critical path (and arbiters such as VCA will further increase the complexity), we propose a hybridarbiter that switches between a simple arbiter and a complex arbiter. The hybrid arbiter is enabled by the observation that VCA only impacts the overall performance and global fairness at a high load. Thus, using a simple arbiter such as a round-robin arbiter at a low load has minimal impact on the overall performance, while effectively hiding the latency. The combination of VCA and the hybrid arbiter results
in LIBRA (Locality-obliviousBandwidthRegulatoryArbiter). Our results show that LIBRA improves fairness by 2.73and 1.77compared with round-robin and ideal age-based arbiter while having minimal impact on the router cycle time. Compared with existing QoS schemes that provide global fairness, LIBRA uses 38% less hardware than the QoS scheme requiring the least hardware.
다중 코어 프로세서에서 온칩 네트워크 (On-Chip Network, OCN)가 공유된 자원에 대한 접근을 위해 사용됨에 따라, 노드의 위치에 관계없이 전역 공정성을 제공하는 것이 OCN의 중요한 문제이다. 하지만 이 논문에서 보였듯이 현재의 OCN은 전역 공정성을 제공하지 못하기 때문에 노드의 위치에 따라 메모리 컨트롤러에 접근하는 대역폭이 30배까지 차이가 날 수 있다. 따라서 이 논문에서는 OCN상에서 다중 모드 중재를 통해 지역성에 무관하게 공정한 작업 배치를 가능케 하는 기법을 제안한다.
이는 기존에 제안되었던 거리기반 확률적 중재 기법을 기반으로 하며 크게 가상 경합 중재
(Virtual-Contention Arbitration, VCA) 기법과 혼성 중재 기법으로 이루어진다. VCA는 현 OCN의 중재 기법이 비(非)경합 중재 시에 발생하는 불공정성을 고려하지 않는 한계를 극복하기 위해, 과거에 비경합 중재 히스토리를 고려해서 미래에 경합 중재를 함으로써 전체적으로 공정하게 대역폭을 배분하기 위해 제안되었다. 하지만 VCA를 사용할 경우 지연 시간 오버헤드의 증가로 인해 라우터 동작 클럭이 느려지는 문제가 있는데, 이를 극복하기 위해 혼성 중재 기법이 제안되었다. 이는 트래픽 부하가 작을 때에는 단순한 round-robin 중재를 사용해서 공정성에 영향을 미치지 않으면서 지연 시간을 줄이고, 트래픽 부하가 클 때에는 복잡한 VCA를 사용하되 버퍼에
패킷이 저장된 동안 미리 VCA에 필요한 계산을 함으로써 지연 시간 오버헤드를 낮출 수 있었다.
이 논문은 VCA와 혼성 중재 기법을 동시에 사용하는 다중 모드 중재 기법인 LIBRA (Locality-oblIvious Bandwidth Regulatory Arbitration)를 최종적으로 제안한다. 성능 평가 결과 LIBRA는 기존의 round-robin 중재와 age-based 중재에 비해 공정성을 각각 2.73배, 1.77배 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. 또한 기존에 제안된 공정성을 제공하는 QoS 기법에 비해 하드웨어 면적을 38%이상 감소시킬 수 있음을 보였다.
