Agile: A Learning-enabled Power and Performance-Efficient Network-on-Chip Design

计算机科学 嵌入式系统 现场可编程门阵列 计算机体系结构
作者
Hao Zheng,Ahmed Louri
出处
期刊:IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-1 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tetc.2020.3003496
摘要

In this paper, we uniquely combine power-gating and DVFS with the aim of maximizing the NoC power savings and improving performance. The proposed NoC design, called Agile, consists of several architectural designs and a reinforcement learning (RL) based control policy to mitigate the negative effects induced by the combined power-gating and DVFS. Specifically, a simple bypass switch is deployed to maintain network connectivity, avoiding frequently waking up the powered-off router. An optimized pipeline can simplify pipeline stages of the bypass switch to reduce network latency. Reversible link channel buffers can be dynamically allocated to where they are needed to improve throughput. In addition, the RL control policy predicts NoC traffic and decides optimal power-gating decisions, voltage/frequency levels and NoC architecture configurations at runtime. Furthermore, we explore the use of an artificial neural network (ANN) to efficiently reduce the area overhead of implementing RL. We evaluate our design using the PARSEC benchmarks suite. The full system simulation results show that the proposed design improves the overall power savings by up to 58% while improving the performance up to 11% as compared to state-of-the-art designs.

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