Estudo sobre o consumo de energia em redes-em-chip baseadas em dispositivos nanoeletrônicos

Abstract

A evolução da indústria eletrônica que permitiu a implementação de arquiteturas de múltiplos núcleos foi motivada principalmente pelo consumo de energia, pois elas oferecem melhor desempenho e menor dissipação de potência do que os sistemas de processamento único. Com o aumento do número de núcleos em um único chip, a arquitetura de comunicação que interliga esses núcleos começou a ganhar importância. Assim, para resolver os problemas de interconectividade e comunicação dos sistemas em chip, a arquitetura de comunicação do tipo redes-em-chip (NoC - Network-on-Chip) tem sido proposta como uma solução altamente estruturada pela comunidade científica. Estimativas do consumo de energia das arquiteturas de comunicação devem ser realizadas no início do projeto, pois a comunicação do chip representa uma porção significante do total de energia e área consumida pelo chip. Neste contexto, este trabalho objetiva estudar sobre o consumo de energia em NoCs baseadas em dispositivos nanoeletrônicos, por meio de um modelo analítico previamente apresentado. Para obter o consumo total de energia da comunicação do chip, esse modelo utiliza como base alguns parâmetros, tais como, a energia das interconexões e dos roteadores, e a distribuição de probabilidade de comunicação. O objetivo principal deste trabalho é verificar quantitativamente qual a contribuição da nanoeletrônica na redução do consumo de energia, na arquitetura de comunicação do tipo NoC, com ênfase no estudo das interconexões. Desta forma, são feitas simulações para verificar o comportamento da latência e da energia das interconexões que conectam os roteadores da rede, em função dos nós de tecnologia, bem como, é realizada a comparação do consumo de energia entre redes com roteadores nanoeletrônicos e redes com roteadores CMOS. Por fim, é realizada uma análise comparativa entre o consumo de energia de redes com interconexões de cobre e nanotubo de carbono, utilizando roteadores nanoeletrônicos. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a nanoeletrônica é uma tecnologia que aparenta ser uma solução promissora na redução do consumo de energia dos futuros chips e dispositivos.