1. Herconfigureerbare optische interconnectie-netwerken voor multiprocessor-architecturen met gedeeld geheugen Wim Heirman Promotoren: prof. Jan Van Campenhout en prof. Dirk Stroobandt Publieke doctoraatsverdediging – 9 juli 2008

13. Gedeeld geheugen: de ‘netwerkkloof’ CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF Netwerk maakt deel uit van de geheugenhiërarchie cache Enorme prestatie-invloed van niet-uniforme toegangstijd Moeilijk door de programmeur in te schatten! CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF instructie: 0.5 ns cache: 5 ns DDR: 50 ns netwerk: 500 ns

16. Netwerkvereisten Niet-uniforme belasting in tijd en ruimte Kunnen we het n etwerk op elk moment aanpassen aan het huidige verkeerspatroon? CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF CPU MEM NetIF time load Link #6 time load Link #10 time load Link #28

20. Optisch of elektrisch? Cho, H., Kapur, P., and Saraswat, K. C. (2004). Power comparison between high-speed electrical and optical interconnects for interchip communication. IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology , 22(9):2021–2033.

21. Optische communicatie: over steeds kortere afstanden ©2005 IBM

23. Optische herconfigureerbare componenten optische crossbar (photonic crystal) MEMS switches afstembare VCSEL laser

24. Mogelijke implementatie met goedkope componenten ‘ Selectief’ broadcast element (VUB/TONA) 1-naar-9 broadcast: elke knoop maakt 1 extra verbinding, keuze uit 9 bestemmingen I. Artundo, L. Desmet, W. Heirman, C. Debaes, J. Dambre, J. Van Campenhout, H. Thienpont. Selective Optical Broadcast Component for Reconfigurable Multiprocessor Interconnects. IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics: Special Issue on Optical Communication. Vol. 12 (4). 2006. CPU 1 CPU 2 ... CPU n Broadcast element Fiber Links Processor nodes Tunable lasers CPU 1 CPU 2 ... CPU n Photodetectors

28. Tijdsschaal van herconfiguratie 1 ns 1 μ s 1 ms 1 s (goedkope) componenten 1 vraag+antwoord patronen binnen programma’s verschillende programma’s

29. Transparante herconfiguratie tijd Opmeten netwerkverkeer Topologie bepalen Herconfiguratie Nuttig gebruik van de nieuwe configuratie Topologie bepalen Herconfiguratie Opmeten netwerkverkeer Nuttig gebruik van de nieuwe configuratie herconfiguratie-interval herconfiguratie- interval lokaliteit in netwerkverkeer selectie- en herconfiguratietijden « « Selectietijd (algoritme, rekenkracht) Herconfiguratietijd (componenten)

32. Parameters cpu_speed cpu_ooo l1d_size l1d_assoc l1i_hit_latency l1i_size l1i_assoc l1d_hit_latency l2_size l2_assoc l2_hit_latency dir_linesize dir_latency dir_alloc dir_interleave l1_wb net_flitsize net_flitdelay net_routerdelay net_topology reconf_interval reconf_fanout reconf_n_elinks cpu_count

35. Prestatieschatter één gedetailleerde simulatie communicatiepatroon Prestatieschatter (uren) (minuten) W. Heirman, J. Dambre, I. Artundo, C. Debaes, H. Thienpont, D. Stroobandt, J. Van Campenhout. Predicting the performance of reconfigurable optical interconnects in distributed shared-memory systems. Photonic Network Communications. Vol. 15 (1). 2008. Bepaal posities extra verbindingen Schat geheugen- toegangstijden Voorspel prestatie voor elke parameter- combinatie Bepaal posities extra verbindingen Schat geheugen- toegangstijden Voorspel prestatie

41. Congestiemodel

44. Synthetisch netwerkverkeer: resultaten

45. Synthetisch netwerkverkeer: variabiliteit bij kortere simulaties synthetisch verkeer volledige simulatie trace-driven +profiling* exec-driven * assuming traffic profile is re-used 100 times

50. Exploratie van de ontwerpruimte met synthetisch netwerkverkeer W. Heirman, I. Artundo, J. Dambre, C. Debaes, T. Pham Doan, K. Bui Viet, H. Thienpont, J. Van Campenhout. Performance Evaluation of Large Reconfigurable Interconnects for Multiprocessor Systems. Proceedings of the International Symposium on Electrical - Electronics Engineering (ISEE). 2007.

53. Herconfigureerbare optische interconnectie-netwerken voor multiprocessor-architecturen met gedeeld geheugen Wim Heirman Promotoren: prof. Jan Van Campenhout en prof. Dirk Stroobandt Publieke doctoraatsverdediging – 9 juli 2008