| dc.contributor.advisor | Kakouli, Elena | |
| dc.contributor.author | Αριστοδήμου, Φίλιππος | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-06T07:04:05Z | |
| dc.date.available | 2026-05-06T07:04:05Z | |
| dc.date.issued | 2026-02 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11728/13396 | |
| dc.description | ENGLISH ABSTRACT
Networks-on-Chip (NoC) constitute the dominant communication infrastructure in modern multicore processors. Network performance directly affects overall system performance, making the design of efficient routing algorithms a critical concern.
This thesis presents the APAR (Adaptive Phase-Aware Routing) algorithm, a hybrid routing algorithm that combines the advantages of deterministic and adaptive routing. The key innovation of APAR lies in its ability to dynamically detect the network’s operating phase based on congestion levels and adapt the routing strategy accordingly.
APAR classifies the network state into three phases: low, medium, and high congestion. In low congestion, it uses deterministic XY routing for minimal latency. In medium and high congestion, it transitions to adaptive routing based on the Odd-Even turn model for load balancing. A hysteresis mechanism ensures smooth transitions between phases.
Evaluation was performed through 5670 cycle-accurate simulation experiments on three mesh sizes (4×4, 8×8, 16×16), seven traffic patterns and 18 injection rates (0.01–0.50 flits/node/cycle), with three runs per configuration. Five algorithms were compared: XY, West‑First, Odd‑Even, CARL, and APAR, with strict integrity checks (no‑drop after drain and zero drain timeouts).
Results indicate strongly traffic-dependent behavior: deterministic XY remains strong under uniform traffic, while APAR shows benefits on structured patterns such as bit‑reverse (e.g., +33.5% peak throughput vs. XY on 8×8). | en_UK |
| dc.description.abstract | Τα Ολοκληρωμένα Ενδο-συνδεόμενα Δίκτυα (ΟΕΔ), γνωστά διεθνώς ως Networks-on-Chip (NoCs), αποτελούν την κυρίαρχη υποδομή επικοινωνίας στους σύγχρονους πολυπύρηνους επεξεργαστές. Η απόδοση του δικτύου επηρεάζει άμεσα τη συνολική απόδοση του συστήματος, καθιστώντας τον σχεδιασμό αποδοτικών αλγορίθμων δρομολόγησης κρίσιμο ζήτημα.
Η παρούσα εργασία παρουσιάζει τον αλγόριθμο APAR (Adaptive Phase-Aware Routing), έναν υβριδικό αλγόριθμο δρομολόγησης που συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της ντετερμινιστικής και της προσαρμοστικής δρομολόγησης. Η βασική καινοτομία του APAR έγκειται στην ικανότητά του να ανιχνεύει δυναμικά τη φάση λειτουργίας του δικτύου βάσει των επιπέδων συμφόρησης και να προσαρμόζει τη στρατηγική δρομολόγησης ανάλογα.
Ο APAR ταξινομεί την κατάσταση του δικτύου σε τρεις φάσεις: χαμηλή, μέτρια και υψηλή συμφόρηση. Σε χαμηλή συμφόρηση χρησιμοποιεί ντετερμινιστική δρομολόγηση XY για ελάχιστη καθυστέρηση. Σε μέτρια και υψηλή συμφόρηση μεταβαίνει σε προσαρμοστική δρομολόγηση βασισμένη στο μοντέλο Odd-Even για εξισορρόπηση φόρτου. Ένας μηχανισμός υστέρησης εξασφαλίζει ομαλές μεταβάσεις μεταξύ φάσεων.
Η πειραματική αξιολόγηση βασίστηκε σε πλήρη μήτρα συνθηκών (mesh,traffic,IR,run) και εκτελέστηκε με προσομοίωση ακριβείας κύκλου ρολογιού. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν 3 μεγέθη πλέγματος (4×4, 8×8, 16×16), 7 συνθετικά πρότυπα κυκλοφορίας (Uniform, Transpose, Hotspot, Bit‑Complement, Bit‑Reverse, Neighbor, Tornado) και 18 ρυθμοί έγχυσης (0.01–0.50 flits/node/cycle), με 3 επαναλήψεις ανά διαμόρφωση. Αυτό αντιστοιχεί σε 3×7×18×3=1134 διαμορφώσεις πειράματος. Καθώς συγκρίθηκαν 5 αλγόριθμοι (XY, West‑First, Odd‑Even, CARL, APAR), το συνολικό πλήθος εκτελέσεων προσομοίωσης ήταν 1134×5=5670.
Σε κάθε εκτέλεση μετρήθηκαν βασικές μετρικές (throughput, latency, hops) μέσα σε σαφώς ορισμένο παράθυρο μέτρησης μετά από warmup, και εφαρμόστηκε φάση εκκένωσης (drain) για ολοκλήρωση των πακέτων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν έλεγχοι εγκυρότητας (no‑drop μετά το drain και μηδενικά drain timeouts), ώστε τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα και αναπαραγώγιμα.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η απόδοση είναι έντονα εξαρτώμενη από το πρότυπο κυκλοφορίας (traffic‑dependent): ο ντετερμινιστικός XY παραμένει ισχυρός σε ομοιόμορφη κυκλοφορία, ενώ ο APAR εμφανίζει κέρδη σε πρότυπα με έντονη δομή, όπως το bit‑reverse (π.χ. +33.5% μέγιστη διεκπεραίωση (peak throughput) έναντι XY σε 8×8). Συνολικά, η εργασία υποστηρίζει ότι η επίγνωση φάσης μπορεί να προσφέρει στοχευμένα οφέλη σε συγκεκριμένα σενάρια συμφόρησης, χωρίς όμως να τεκμηριώνει ότι μία και μοναδική πολιτική δρομολόγησης υπερέχει σταθερά σε κάθε περίπτωση. | en_UK |
| dc.language.iso | el_GR | en_UK |
| dc.publisher | Πρόγραμμα Δημόσιας Διοίκησης, Σχολή Οικονομικών Επιστημών και Διοίκησης, Πανεπιστήμιο Νεάπολις Πάφου | en_UK |
| dc.rights | Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κάτοχου των πνευματικών δικαιωμάτων | en_UK |
| dc.subject | Ολοκληρωμένα Ενδο-συνδεόμενα Δίκτυα | en_UK |
| dc.subject | Αλγόριθμοι Δρομολόγησης | en_UK |
| dc.subject | Προσαρμοστική Δρομολόγηση | en_UK |
| dc.subject | Ανίχνευση Φάσης | en_UK |
| dc.subject | Πολυπύρηνοι Επεξεργαστές | en_UK |
| dc.title | Μελέτη και Ανάπτυξη Αλγορίθμων σε Αρχιτεκτονικές Επεξεργαστών Πολλαπλών Πυρήνων για την Επίτευξη της Αύξησης της Επίδοσης και της Διεκπεραιωτικότητας των Ολοκληρωμένων Ενδο-συνδεόμενων Δικτύων | en_UK |
| dc.type | Thesis | en_UK |
