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Previous issue date: 2012-08-28 / In advanced deep submicron technologies, the aggressive scaling of the clock to increasingly higher frequencies has now terminated. At the circuit top level, global clocking is not feasible anymore, which has led to the popularization of the Globally Asynchronous Locally Synchronous paradigm for constructing complex system on chip devices, with local islands of clocked logic interconnected by asynchronous communication. By providing packet-based communication and scalable communication parallelism compared to traditional bus-based communication, asynchronous network- on-chip have recently shown their benefits compared to their synchronous counterparts to build future many-core architectures, in terms of both performance and power. One of the next challenges for such asynchronous communication architectures is reliability, in the form of robustness to single event effects, when under the impact of particles generated by ionizing radiation. This occurs because technology downscaling continuously increases the logic sensitivity of silicon devices to such effects.
Contrary to what happens in synchronous circuits, delay variations induced by radiation usually have no impact on asynchronous quasi-delay insensitive (QDI) combinational logic blocks, but in case of storage logic, bit flips may corrupt the circuit state with no recovery solution, even when using asynchronous circuits. This work proposes a new set of hardening techniques against single event effects applicable to asynchronous networks-on-chip. It presents practical case studies of use for these techniques and evaluates them in close to real life situations. The obtained results show that the achieved increase in asynchronous network-on-chip robustness has the potential to leverage this communication architecture solution as the main choice for the next generations of complex silicon devices on advanced nodes technologies such as 32 nm, 28 nm, 20 nm and below / O aumento agressivo das frequ?ncias de opera??o de sinais de rel?gio em tecnologias submicr?nicas profundas chegou ao seu limite. O uso de rel?gios globais n?o ? mais vi?vel em tais tecnologias, o que fomenta a populariza??o do paradigma Globalmente Ass?ncrono, Localmente S?ncrono na constru??o de sistemas integrados complexos, onde se empregam ilhas s?ncronas de l?gica interconectadas atrav?s de comunica??o ass?ncrona. Redes intrachip ass?ncronas proveem um modelo de comunica??o baseado em troca de pacotes e paralelismo de comunica??o escal?vel quando comparado com arquiteturas de comunica??o tradicionais, como as baseadas em barramentos compartilhados. Devido a estas caracter?sticas, tal tipo de redes vem revelando benef?cios, quando comparadas com suas equivalentes s?ncronas, para construir as arquiteturas many-cores do futuro, e isto em termos de ambos, desempenho e dissipa??o de pot?ncia. Um dos pr?ximos desafios para as arquiteturas de comunica??o em quest?o ? a confiabilidade, na forma de robustez a efeitos de evento ?nico (em ingl?s, single event effects ou SEEs), quando o circuito sofre impactos de part?culas geradas por radia??o ionizante. Isto ocorre porque a diminui??o cont?nua das geometrias de dispositivos semicondutores em tecnologias sucessivas aumenta cada vez mais a sensibilidade destes a tais efeitos.
Ao contr?rio do que ocorre em circuitos s?ncronos, varia??es de atraso induzidas por radia??o em geral n?o geram qualquer impacto, exceto por poss?veis perdas de desempenho, em circuitos l?gicos ass?ncronos constru?dos usando t?cnicas quase insens?veis a atrasos (em ingl?s quasi-delay insensitive ou QDI). Contudo, a invers?o de valores de bits em dispositivos de armazenamento pode corromper o estado do circuito sem poss?vel solu??o de recupera??o, mesmo no caso de ass?ncronos. Este trabalho prop?e um novo conjunto de t?cnicas aplic?veis a redes intrachip ass?ncronas, que visa o aumento de robustez contra efeitos de evento ?nico. Apresentam-se estudos de caso pr?ticos de tais t?cnicas e avaliam-se as mesmas em ambientes que simulam casos reais de uso. Os resultados obtidos mostram que o aumento de robustez alcan?ado sobre redes intrachip tem o potencial de tornar esta arquitetura de comunica??o a principal candidata para integrar as novas gera??es de dispositivos de sil?cio complexos constru?dos com o emprego de nodos tecnol?gicos avan?ados tais como 32 nm, 28 nm, 20 nm e abaixo
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/5198 |
| Date | 28 August 2012 |
| Creators | Pontes, Julian Jos? Hilgemberg |
| Contributors | Calazans, Ney Laert Vilar |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia da Computa??o, PUCRS, BR, Faculdade de Inform?ca |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1974996533081274470, 500, 600, 1946639708616176246 |
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