1、
garent2.0是gem5内部一个详细的互连网络模型。它正在积极开发中,具有更多功能的补丁将定期推送到gem5中。 其他与Garnet相关的补丁和正在开发的工具支持(不是回购协议的一部分)可以在Garnet page at Georgia Tech找到。
Gernet2.0建立在发表于GARNET: A detailed on-chip network model inside a full-system simulator
之上
如果您对Garnet的使用有助于发表论文,请引用以下论文:
@inproceedings{
garnet,
title={
GARNET: A detailed on-chip network model inside a full-system simulator},
author={
Agarwal, Niket and Krishna, Tushar and Peh, Li-Shiuan and Jha, Niraj K},
booktitle={
Performance Analysis of Systems and Software, 2009. ISPASS 2009. IEEE International Symposium on},
pages={
33--42},
year={
2009},
organization={
IEEE}
}
2、
Garent2.0提供了一个片上网络路由器的周期精确微架构实现。它利用了gem5的ruby内存系统模型提供的拓扑结构和路由基础设施。默认路由器是最先进的单周期管道。通过在拓扑中指定,支持在任何路由器中添加任何数量的周期的额外延迟。
3、
Garent2.0还可以通过在路由器和链路中设置适当的延迟来模拟片外互连网络。
4、
相关的文件:
src/mem/ruby/network/Network.py
src/mem/ruby/network/garnet2.0/GarnetNetwork.py
src/mem/ruby/network/Topology.cc
可以通过添加–network=garent2.0来启用Gernet网络。
Garnet2.0使用 Network.py中的通用网络参数:
1、
(1)number_of_virtual_networks
:这是虚拟网络的最大数目。活动虚拟网络的实际数量由协议决定。
(2)control_msg_size
:控制消息的大小(字节)。默认值为8。Network.cc中的m_data_msg_size设置为以字节为单位的块大小+control_msg_size。
2、其他参数在garnet2.0/GarnetNetwork.py中指定:
(1)ni_flit_size
:flit大小(字节)。flit是信息从一个路由器发送到另一个路由器的粒度。默认值为16(=>128位)。[此默认值16导致控制消息适合1个flit,数据消息适合5个flit]。Garnet要求ni_flit_size与带宽因子(在network/BasicLink.py中)相同,因为它不模拟网络中的可变带宽。这也可以从命令行使用–link-width-bits设置。
(2)vcs_per_vnet
:每个虚拟网络的虚拟信道(VC)的数目。默认值为4。这也可以从命令行使用–vcs-per-vnet设置。
(3)buffers_per_data_vc
:数据消息类中每个VC的flit缓冲区数。由于数据消息占用5个flit,因此该值可以介于1-5之间。默认值为4。
(4)buffers_per_ctrl_vc
:控制消息类中每个VC的flit缓冲区数。由于控制消息占用1个flit,并且VC一次只能保存一个消息,因此该值必须为1。默认值为1。
(5)routing_algorithm
:0:基于权重的表格(默认值),1:XY,2:自定义。更多细节如下。
garent2.0利用了gem5的ruby内存系统模型提供的拓扑结构。任何异构拓扑都可以建模。拓扑文件中的每个路由器都可以被赋予独立的延迟,这将覆盖默认值。此外,每个链路有两个可选参数:src_outport和dst_inport,它们是每个链路的源和目标路由器的输出和输入端口的名称字符串。这些可以在garent2.0中使用,以实现自定义路由算法,如下所述。例如,在网格中,西向东链接的src_outport设置为“west”,dst_inport设置为“east”。
(1)GarnetNetwork
:这是实例化所有网络接口、路由器和链接的顶级对象。Topology.cc调用在NIs和路由器之间添加“外部链接”和在路由器之间添加“内部链接”的方法。
(2)NetworkInterface
:每个NI通过一侧的MsgBuffer接口连接到一个相干控制器。它有一个到另一个路由器的链接。每个协议消息被放入一个单flit控件或多个(默认值为5)flit数据(取决于它的vnet),并注入到路由器中。多个NIs可以连接到同一个路由器(例如,在Mesh拓扑中,缓存和dir控制器通过单个NIs连接到同一个路由器)。
(3)Router
:路由器管理输出链路的仲裁和路由器之间的流控制。
(4)NetworkLink
:网络链接携带flits。它们可以是三种类型之一:EXT_OUT_(路由器到NI)、EXT_IN_(NI到路由器)和INT_(内部路由器到路由器)
(5)CreditLink
:信用链路在路由器之间携带VC/缓冲信用,用于流量控制。
(1)
garent2.0利用了gem5的ruby内存系统模型提供的路由基础设施。默认的路由算法是基于表的最短路径确定路由算法。链接权重可用于将某些链接优先于其他链接。有关如何填充路由表的详细信息,请参阅src/mem/ruby/network/Topology.cc。
(2)
自定义路由:
为了对自定义路由算法进行建模,比如说自适应路由算法,我们提供了一个框架,用src_outport和dst_inport 方向命名每个链路,并使用这些内部garnet实现路由算法。例如,在Mesh中,West-first可以通过沿“west”出口链路发送flit来实现,直到flit不再有任何剩余的X跳,然后随机(或基于下一个路由器VC可用性)选择剩余的链路之一。请参阅如何在src/mem/ruby/network/garent2.0/RoutingUnit.cc中实现outportComputeXY()。类似地,outportComputeCustom()可以实现,并通过在命令行中添加–routing-algorithm=2来调用。
(3)
多播消息:
所建模的网络在网络中没有硬件多播支持。多播消息在网络接口处被分解为多个单播消息。
设计中采用了虚拟通道流量控制。每个VC可以容纳一个数据包。VCs的设计分为控制和数据两种。每个缓冲区的深度可以独立于GarnetNetwork.py进行控制。默认值为1-flit deep control VCs和4-flit deep data VCs。控制包的默认大小为1-flit,数据包的默认大小为5-flit。
garnet2.0路由器执行以下操作:
传入的flit在其VC中得到缓冲。
缓冲flit计算其输出端口,该信息存储在其VC中。
所有缓冲的flit都试图为下一个周期保留交换机端口。[分配以可分离的方式进行:首先,每个输入使用输入仲裁器选择一个输入VC,该仲裁器放置一个开关请求。然后,每个输出端口通过输出仲裁器中断冲突]。有序虚拟网络中的所有仲裁器都在排队以保持点到点的顺序。所有其他仲裁人都是循环赛。
SA的获胜者从其输出端口选择一个免费的VC(如果HEAD/HEAD_TAIL flit)。
从横杆上飞过连接到达下一个路由器。
在默认设计中,BW、RC、SA、VS都在一个周期内发生。LT发生在下一个周期。
通过在拓扑文件中指定每个路由器的延迟,或者在src/mem/ruby/network/BasicRouter.py中更改默认路由器延迟,可以对多周期路由器进行建模。这是通过使缓冲flit在路由器中等待(延迟-1)个周期,然后才符合SA的要求来实现的。
每个路由器输入端口都有number_of_virtual_networks Vnets,每个都有vcs_per_vnet VCs。控制Vnets中的VCs具有buffers_per_ctrl_vc的深度(默认值=1),数据Vnets中的VCs具有buffers_per_data_vc的深度(默认值=4)。信用证用于中继有关免费VCs的信息,以及每个VC中的缓冲区数量。
(1)
每个NI一端连接一个相干协议控制器,另一端连接一个路由器
(2)
从适当的vnet中的一致性协议缓冲区接收消息,并将其转换为网络包并将其发送到网络中。 (garent2.0增加了在此时捕获网络跟踪的能力[开发中] )
(3)
接收来自网络的flit,提取协议消息并将其发送到相应vnet中的一致性协议缓冲区
(4)
使用附加的路由器管理流控制(即信用卡)
(5)
NI的消费flit/credit输出链接被放入全局事件队列,时间戳设置为next cycle。eventqueue调用消费者中的唤醒函数
(1)
接收来自NI/路由器的flits,并在 m_latency延迟后将其发送到NI/路由器
(2)
可以从命令行设置每个链接的默认延迟值(请参阅 configs/network/Network.py)
(3)
每链路延迟可以在拓扑文件中覆盖
(4)
链路的使用者(NI/路由器)被放入全局事件队列中,在m_latency周期之后设置时间戳。eventqueue调用消费者中的唤醒函数。
(1)
遍历所有输入单元并调用它们的wakeup()
(2)
遍历所有输出单元并调用它们的wakeup()
(3)
调用SwitchAllocator的wakeup()
(4)
呼叫CrossbarSwitch的wakeup()
(5)
只要路由器的任何模块(InputUnit、OutputUnit、SwitchAllocator、CrossbarSwitch)有一个就绪的flit/credit来执行这个周期,就会调用路由器的唤醒功能。
(1)
从上游路由器读取输入flit(如果已准备好进行此循环)
(2)
对于HEAD/HEAD_TAIL flits,执行路线计算,并在VC中更新路线。
(3)
将flit缓冲(m_latency-1)个周期,并将其标记为有效,以便开始该周期的SwitchAllocation。
可以从命令行设置每个路由器的默认延迟(请参阅configs/network/Network.py)
每个路由器延迟(即num pipeline stages)可以在拓扑文件中设置。
(1)
从下游路由器读取输入信用(如果已准备好进行此循环)
(2)
在适当的输出VC状态下增加信用。
(3)
如果信用携带的是“自由”信号,则将输出VC标记为“自由”
(1)
注意:SwitchAllocator在其中执行VC仲裁和选择。
(2)
SA-I(或SA-i):循环遍历每个输入端口上的所有输入VCs,并以循环方式选择一个。
对于HEAD/HEAD_TAIL flits,只选择其输出端口至少有一个空闲输出VC的输入VC。
对于BODY/TAIL flits,只选择在其输出VC中包含credits的输入VC。
(3)
从这个VC请求输出端口。
(4)
SA-II(或SA-o):循环遍历所有输出端口,并以循环方式选择一个输入VC(在SA-I期间发出请求)作为此输出端口的赢家。
对于HEAD/HEAD_TAIL filts,执行outvc分配(即,从输出端口选择一个空闲的VC)。
对于BODY/TAIL flits,减少输出vc中的信用。
(5)
从输入VC读取flit,并将其发送到CrossbarSwitch
(6)
为这个输入VC向上游路由器发送一个增量信用信号。
对于HEAD_TAIL/TAIL flits,标记是“自由”的信号在信用证中是正确的。
输入单元通过信用链路将信用发送到上游路由器。
(7)
重新安排路由器在下一个周期唤醒任何准备好SA下一个周期的 filt 。
(1)循环通过所有输入端口,并将获胜的flit从其输出端口发送到输出链路。
(2)路由器的消耗flit输出链路被放入全局事件队列,时间戳设置为next cycle。eventqueue调用消费者中的唤醒函数。
(1)接收来自NI/路由器的flits,并在m_latency周期延迟后将其发送到NI/路由器
(2)可以从命令行设置每个链接的默认延迟值(请参阅configs/network/Network.py)
(3)每链路延迟可以在拓扑文件中覆盖
(4)链路的使用者(NI/路由器)被放入全局事件队列中,在m_latency周期之后设置时间戳。eventqueue调用消费者中的唤醒函数。
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