I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8 p p .   10 68 ~ 1 074   I S S N :   2502 - 4 7 5 2 D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 11 .i 3 . p p 1 0 6 8 - 1 0 7 4           1068       J o u r n a l   h o m e p a g e h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / i j e e c s   P e r fo r m a n c e   En h a n c e m e n o B i d i r e c ti o n a l   N o c   R o u te r   w i th   a nd  w i th o u C o n te n ti o n   f o r   R e c o n fi g u r a b l e   C o a r s e   G r a i n e d   A r c h i te c tu r e       Y a z h i n i a n   S o u g o u m a r ,   T a m i l s e l v a n   S a d a s i v a m   D e p a rt m e nt  of   E CE , P ondi c he rry  E ng i ne e ri ng   Col l e g e P ondi c he rry       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   M a y   2 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   Ju n   1 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   Ju n   1 7 ,   2 0 1 8       N e t w ork  on  Chi p   (N oC)  rout e p l a y s   a   vi t a l   rol e   i S y s t e m   on  Chi p   (S oC a p p l i c a t i ons Rout i ng   op e ra t i on  i s   di ffi c ul t   t p e rform   i ns i de   t he   S oC  c hi p Be c a us e   i t   c ont a i ns   m i l l i ons   of  c hi p s   i one   s i ng l e   Int e g ra t e Ci rc ui t   (IC), i w hi c e ve ry   c hi p   c ons i s t s   of  m i l l i ons   of  t ra ns i s t ors H e nc e   N oC  rout e i s   de s i g ne t e na bl e   e ffi c i e nt   rout i ng   op e ra t i on  i t he   S oC  boa rd.  N oC  rout e c ons i s t s   of  N e t w ork  Int e rc onne c t s   (N I),  Cros s ba S w i t c he s a rbi t e rs a   rout i ng   l og i c   a nd  buffe rs Conve nt i ona l   uni di re c t i ona l   rout e i s   de s i g ne by   p ri ori t y   ba s e Round  Robi A rbi t e (RRA ).  It   p roduc e s   m ore   de l a y   t fi nd  t he   p ri ori t y w hi c c om e s   from   va ri ous   i np ut   c ha nne l s   a nd  m ore   a re a   i s   c ons um e i uni di re c t i ona l   rout e r.  A l s i a ny   p a t fa i l ure   oc c urs i t   c a nnot   rout e   t he   da t a   t hroug ot he out p ut   c ha nne l T ove rc om e   t hi s   p robl e m a   nove l   bi di re c t i o na l   N oC  rout e w i t a nd  w i t hout   c ont e nt i on  i s   p rop os e d,  w hi c offe rs   l e s s   a re a   a nd  hi g s p e e t ha t he   e x i s t i ng   uni di re c t i ona l   rout e r.  A   nove l   bi di re c t i ona l   N oC  rout e c ons i s t s   of  round  robi a rbi t e r,  S t a t i c   RA M s w i t c a l l oc a t or,  vi rt ua l   c ha nne l   a l l oc a t or   a nd  c ros s ba s w i t c h.  T he   p rop os e bi di re c t i ona l   rout e c a rout e   t he   da t a   from   a ny   i np ut   c ha nne l   t e a c a nd  e ve ry   out p ut  c ha nne l . S o i t  a voi ds  c onfl i c t  s i t ua t i on a nd p a t h fa i l ure   p robl e m s If  a ny   p a t fa i l s i m m e di a t e l y   i t   w i l l   t a ke   t he   a l t e rna t i ve   p a t t hroug h t he  s w i t c h a l l oc a t or. T he  p rop os e d rout i ng  s c he m e  i s  a p p l i e d i nt o t he   c oa rs e   g ra i ne a rc hi t e c t ure   for  i m p rovi ng   t he   s p e e of  t he   i nt e rc onne c t i on  l i nk  be t w e e t w p roc e s s i ng   e l e m e nt s S i m ul a t i on  i s   p e rform e by   M ode l S i m 6.3c   a nd s y nt he s i s  i s  c a rri e out  by  X i l i nx 10.1.   K e y w o r d s :   U n i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   B i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   C o n f l i c t   s i t u a t i o n   C o n t e n t i o n   f r e e   r o u t i n g   t e c h n i q u e   P r i o r i t y   b a s e d   R o u n d   R o b i n   A r b i t e r   ( R R A )   S R A M   C o a r s e   g r a i n e d   a r c h i t e c t u r e   Copy r i ght   ©   201 8   Ins t i t ut e   of   A dv anc e E ngi ne e r i ng  and Sc i e nc e   A l l   r i ght s  r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   Y a z h i n i a n   S o u g o u m a r   R e s e a r c h   S c h o l a r ,     D e p a r t m e n t   o f   E C E ,   P o n d i c h e r r y   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   P o n d i c h e r r y .   E m a i l :   y a z h i n i a n . s @g m a i l . c o m       1.   I N T R O D U C T I O N   S y s t e m   o n   a   c h i p   ( S o C )   i s   t h e   d e s i g n   m e t h o d o l o g y   c u r r e n t l y   u s e d   b y   V L S I   d e s i g n e r s ,   b a s e d   o n   e x t e n s i v e   I P   c o r e   r e p r o c e s s .   C o r e s   d o   n o t   m a k e   u p   S y s t e m   o n   C h i p s   a l o n e ;   t h e y   h a v e   t o   i n c l u d e   a n   i n t e r c o n n e c t i o n   a r c h i t e c t u r e   a n d   i n t e r f a c e s   t o   p e r i p h e r a l   d e v i c e s .   U s u a l l y ,   [ 1 ]   t h e   i n t e r c o n n e c t i o n   a r c h i t e c t u r e   i s   b a s e d   o n   d e d i c a t e d   w i r e s   o r   s h a r e d   b u s s e s .   D e d i c a t e d   w i r e s   a r e   e f f e c t i v e   o n l y   f o r   s y s t e m s   w i t h   a   s m a l l   n u m b e r   o f   c o r e s ,   s i n c e   t h e   n u m b e r   o f   w i r e s   i n   t h e   s y s t e m   i n c r e a s e s   d r a m a t i c a l l y   a s   t h e   n u m b e r   o f   c o r e s   g r o w s .   T h e r e f o r e ,   d e d i c a t e d   w i r e s   h a v e   p o o r   r e u s a b i l i t y   a n d   f l e x i b i l i t y .   A   s h a r e d   b u s   i s   a   s e t   o f   w i r e s   c o m m o n   t o   s e v e r a l   c o r e s .   T h i s   s c h e m e   i s   r e u s a b l e   a n d   m o r e   s c a l a b l e ,   w h e n   c o m p a r e d   t o   d e v o t e d   w i r e s .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   b u s s e s   a u t h o r i z e   o n l y   o n e   c o m m u n i c a t i o n   t r a n s a c t i o n   a t   a   t i m e .   T h u s ,   a l l   c o r e s   s h a r e   t h e   s a m e   c o m m u n i c a t i o n   b a n d w i d t h   i n   t h e   s y s t e m   a n d   s c a l a b i l i t y   i s   l i m i t e d   t o   a   f e w   d o z e n   I P   c o r e s   [ 2 ] .   U s i n g   s e p a r a t e   b u s s e s   i n t e r c o n n e c t e d   b y   b r i d g e s   o r   h i e r a r c h i c a l   b u s   a r c h i t e c t u r e s   m a y   r e d u c e   s o m e   o f   t h e s e   c o n s t r a i n t s ,   s i n c e   d i f f e r e n t   b u s s e s   m a y   a c c o u n t   f o r   p r o t o c o l s ,   d i f f e r e n t   b a n d w i d t h   n e e d s   a n d   a l s o   e x p a n d   c o m m u n i c a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       P e r f o r m a n c e   E n h a n c e m e n t   o f   B i d i r e c t i o n a l   N o c   R o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   ( Y a z h i n i a n   S o u g o u m a r )   1069   p a r a l l e l i s m .   N o n e t h e l e s s ,   s c a l a b i l i t y   r e m a i n s   a   p r o b l e m   f o r   h i e r a r c h i c a l   b u s   a r c h i t e c t u r e s .   A   n e t w o r k   o n   c h i p   ( N o C )   a p p e a r s   a s   a   p r o b a b l y   b e t t e r   s o l u t i o n   t o   i m p l e m e n t   f u t u r e   o n - c h i p   i n t e r c o n n e c t i o n   a r c h i t e c t u r e s .   I n   t h e   m o s t   c o m m o n l y   f o u n d   o r g a n i z a t i o n ,   a   N o C   i s   a   c o l l e c t i o n   o f   i n t e r c o n n e c t e d   s w i t c h e s .   T h e s e   s w i t c h e s   h a v e   t h e   I P   c o r e   c o n n e c t e d   t o   t h e m .   N o C s   p r e s e n t   b e t t e r   b a n d w i d t h ,   s c a l a b i l i t y   a n d   p e r f o r m a n c e   t h a n   s h a r e d   b u s s e s .       2.   B A C K G R O U N D   R o u t e r s   a r e   r e s p o n s i b l e   f o r :   ( i )   r e c e i v i n g   i n c o m i n g   p a c k e t s ;   ( i i )   s t o r i n g   p a c k e t s ;   ( i i i )   r o u t i n g   t h e s e   p a c k e t s   t o   a   g i v e n   o u t p u t   p o r t ;   ( i v )   s e n d i n g   p a c k e t s   t o   o t h e r s   s w i t c h e s .   T o   a c h i e v e   t h e s e   t a s k s ,   f o u r   m o s t   i m p o r t a n t   c o m p o n e n t s   c o m p o s e   a   c r o s s b a r   s w i t c h   [ 3 ] :   a   r o u t e r ,   t o   d e s c r i b e   a   w a y   b e t w e e n   i n p u t   a n d   o u t p u t   c h a n n e l   ( f u n c t i o n   i ) ;   b u f f e r s   a r e   t e m p o r a r y   s t o r a g e   d e v i c e s   t o   s t o r e   t h e   i n t e r m e d i a t e   d a t a   ( f u n c t i o n   i i ) ;   a n   a r b i t e r   t o   g r a n t   a c c e s s   t o   a   g i v e n   p o r t   w h e n   m u l t i p l e   i n p u t   r e q u e s t s   a r r i v e   i n   p a r a l l e l   ( f u n c t i o n   i i i ) ;   a n d   a   f l o w   c o n t r o l   m o d u l e   t o   r e g u l a t e   t h e   d a t a   t r a n s f e r   t o   t h e   n e x t   s w i t c h   ( f u n c t i o n   i v ) .   T h e   a r c h i t e c t u r e   a n d   d a t a f l o w   c o n t r o l   w i l l   c h a n g e   t h e   d e s i g n   o f   N o C   a r b i t e r   c o n s i d e r a b l y .   T h e   a r b i t r a t i o n   s h o u l d   a s s u r e d   t h e   f a i r n e s s   i n   a v o i d   s t a r v a t i o n ,   s c h e d u l i n g   a n d   o f f e r   h i g h   s p e e d .   T h e   N o C ' s   s w i t c h e s   s h o u l d   o f f e r   h i g h   t h r o u g h p u t   a n d   c o s t - ef f e c t i v e   c o n t e n t i o n   r e s o l u t i o n   t e c h n i q u e   w h e n   s e v e r a l   p a c k e t s   f r o m   d i f f e r e n t   i n p u t   c h a n n e l s   v i e   f o r   t h e   s a m e   o u t p u t   c h a n n e l .   A   f a s t   a r b i t e r   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   d o m i n a n t   f a c t o r s   f o r   h i g h   s p e e d   N o C   s w i t c h e s   [ 4 ] .   F o r   t h e   e x c e e d i n g   r e a s o n s ,   t h e   a n a l y s e s   o f   t h e   s p e e d   o f   t h e   a r b i t e r s   a r e   c o n s i d e r a b l y   m e a n i n g f u l n e s s   i n   t h e   d e s i g n   o f   N o C   ( N e t w o r k - on -   c h i p s ).   E f f i c i e n t   F P G A   B a s e d   B i d i r e c t i o n a l   N e t w o r k   o n   C h i p   R o u t e r   t h r o u g h   V i r t u a l   C h a n n e l   R e g u l a t o r   p r o p o s e d   [ 5 ]   a n d   t h e n   b i - d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   p r o v i d e s   l o w   p o w e r   a n d   a r e a   u t i l i z a t i o n .   T h e   N o C   r o u t e r   i s   a   h e a r t   o f   t h e   o n   c h i p   n e t w o r k ,   w h i c h   u n d e r t a k e s   c r i t i c a l   a s s i g n m e n t   o f   c o o r d i n a t i n g   t h e   d a t a   f l o w .   T h e   n e t w o r k   r o u t e r   o p e r a t i o n   r e v o l v e s   a p p r o x i m a t e l y   t w o   f u n d a m e n t a l   r u l e s :   ( a )   t h e   a s s o c i a t e d   c o n t r o l   l o g i c   a n d   ( b )   t h e   d a t a   p a t h .   T h e   d a t a   p a t h   c o n t a i n s   n u m b e r   o f   i n p u t   a n d   o u t p u t   c h a n n e l s   t o   m a k e   e a s y   p a c k e t   s w i t c h i n g   a n d   t r a v e r s a l   [ 6 ] .   U s u a l l y   5   X   5   i n p u t   a n d   o u t p u t   r o u t e r s   a r e   u s e d   i n   N o C   r o u t e r .   O u t   o f   f i v e   p o r t s   f o u r   p o r t s   a r e   i n   c a r d i n a l   d i r e c t i o n   ( N o r t h ,   S o u t h ,   E a s t ,   W e s t )   a n d   o n e   p o r t   i s   c o n n e c t e d   t o   i t s   l o c a l   ( P E )   P r o c e s s i n g   E l e m e n t   L i k e   i n   a n y   o t h e r   n e t w o r k ,   r o u t e r   i s   t h e   vi t a l   c o m p o n e n t   f o r   t h e   d e s i g n   o f   m e s s a g e   b a c k - b o n e   o f   a   N o C   r o u t e r   [ 7 ] .   I n   a   p a c k e t   s w i t c h e d   n e t w o r k   r o u t e r ,   t h e   w o r k i n g   p r i n c i p l e   o f   t h e   r o u t e r   i s   t o   t r a n s m i t   a n   i n c o m i n g   p a c k e t   t o   t h e   d e s t i n a t i o n   p o r t   i f   i t   i s   d i r e c t l y   c o n n e c t e d   t o   i t ,   o r   t o   t r a n s m i t   t h e   p a c k e t   t o   a n o t h e r   r o u t e r   c o n n e c t e d   t o   i t .   I t   i s   s i g n i f i c a n t   t h a t   d e s i g n   o f   a   N o C   r o u t e r   s h o u l d   b e   a s   s i m p l e   a s   p o s s i b l e   b e c a u s e   i m p l e m e n t a t i o n   c o s t   i n c r e a s e s   w i t h   a n   i n c r e a s e   i n   t h e   d e s i g n   c o m p l e x i t y   o f   a   r o u t e r .   T h e   d e s i g n   o f   r o u t e r   m a i n l y   c o n s i s t s   o f   f i v e   p a r t s :   1 .   B u f f e r ,   2 .   A r b i t e r ,   3 .   C r o s s b a r ,   4 .   R o u t i n g   L o g i c   a n d   5 .   C h a n n e l   C o n t r o l   L o g i c .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   h a v e   d e s i g n   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   c o n t e n t i o n   s i t u a t i o n   b y   i n t r o d u c i n g   v i r t u a l   c h a n n e l   a l l o c a t o r ,   s w i t c h   a l l o c a t o r   a n d   R o u n d   r o b i n   a r b i t r a t i o n   s c h e m e s .   O r g a n i z a t i o n   o f   t h i s   p a p e r   i s   g i v e n   b e l o w :   I n t r o d u c t i o n   a b o u t   S y s t e m   o n   C h i p   ( S o C )   a n d   N e t w o r k   o n   C h i p   ( N o C )   a r e   p r e s e n t e d   i n   s e c t i o n   1 .   D e s i g n   o f   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   i s   p e r f o r m e d   i n   s e c t i o n   2 .   T h e   P r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   i s   d e s i g n e d   i n   s e c t i o n   3 .   R e s u l t s   o f   u n i d i r e c t i o n a l   a n d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r s   a r e   c o m p a r e d   a n d   d i s c u s s e d   i n   s e c t i o n 4 .   C o n c l u s i o n   o f   t h i s   r e s e a r c h   w o r k   i s   p r e s e n t e d   i n   s e c t i o n   5.       3.   C O N V E N T I O N A L   U N I D I R E C T I O N A L   R O U T E R   U n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   i s   u s e d   t o   p e r f o r m   t h e   r o u t i n g   o p e r a t i o n   i n   s i n g l e   d i r e c t i o n .   M a i n   d r a w b a c k s   o f   t h i s   r o u t i n g   l o g i c   a r e   p a t h   f a i l s   o c c u r ,   d e a d   l o c k   a n d   l i v e   l o c k   p r o b l e m .   T h e   5 X 5   R o u n d   R o b i n   A r b i t e r   c o n s i s t s   o f   n u m b e r   o f   O R   g a t e s ,   A N D   g a t e s   a n d   D   f l i p - f l o p s .   C o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   s t r u c t u r e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ,   w h i c h   c o n s i s t s   o f   R o u n d   R o b i n   A r b i t e r ,   F i r s t   i n   F i r s t   o u t   ( F I F O )   b u f f e r s   a n d   c r o s s b a r   s w i t c h e s .   A r b i t e r   i s   u s e d   t o   g r a n t   t h e   d a t a   b a s e d   o n   t h e   p r i o r i t y   [ 8 ] .   H i g h e r   P r i o r i t y   d a t a   w i l l   b e   r o u t e d   f i r s t .   A   F I F O   b u f f e r   i s   u s e d   t o   s t o r e   t h e   d a t a   f e w   t i m e s .   I t s   l o o k   l i k e   t e m p o r a r y   s t o r a g e   d e v i c e .   T h e s e   F I F O   b u f f e r s   a r e   u s e d   i n   b o t h   i n p u t   a n d   o u t p u t   c h a n n e l   s i d e s .   C r o s s b a r   s w i t c h e s   i s   u s e d   t o   t r a n s f e r   t h e   d a t a ,   w h i c h   c o m e s   f r o m   t h e   a r b i t e r .   C h a n n e l   c o n t r o l   l o g i c   i s   i n c o r p o r a t e d   i n   t h i s   r o u t e r   t o   s e n d   t h e   c o n t r o l   s i g n a l   t o   c r o s s b a r   s w i t c h e s .   F o r   e x a m p l e ,   i n p u t   c h a n n e l   A   c a n   r o u t e   t h e   d a t a   t h r o u g h   c o r r e s p o n d i n g   o u t p u t   c h a n n e l   A   o n l y ,   a n d   c a n n o t   r o u t e   t h e   d a t a   v i a   o u t p u t   c h a n n e l   B .   H e n c e   i t   i s   c a l l e d   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     1068     1074   1070       F i g u r e   1 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r       4.   P R O P O S E D   B I D I R E C T I O N A L   N O C   R O U T E R   N e t w o r k   o n   C h i p   ( N o C )   r o u t e r   p l a y s   a n   i m p o r t a n t   r o l e   i n   t h e   s y s t e m   o n   c h i p   ( S o C )   b a s e d   a p p l i c a t i o n s .   N o r m a l l y   r o u t i n g   o p e r a t i o n   i s   n o t   e a s y   t o   p e r f o r m   i n s i d e   t h e   S o c   C h i p .   S o c   c o n t a i n s   m i l l i o n s   o f   c h i p   w i t h i n   s i n g l e   i n t e g r a t e d   c i r c u i t s ;   e a c h   i n t e g r a t e d   c i r c u i t   c o n t a i n s   m i l l i o n s   o f   t r a n s i s t o r .   R o u t i n g   o p e r a t i o n   i s   i m p o r t a n t   t h e   S o C   a r c h i t e c t u r e ,   b e c a u s e   t h e   i n f o r m a t i o n   t r a n s f e r r e d   t h r o u g h   r o u t i n g   l o g i c   [ 9 ] .   S o   n e e d   t o   d e s i g n   a n   e f f i c i e n t   r o u t i n g   l o g i c   f u n c t i o n s .   N o C   r o u t e r   c o n s i s t s   o f   t h e   f o l l o w i n g   c o m p o n e n t s ,   N e t w o r k   I n t e r c o n n e c t s   ( N I ) ,   c r o s s b a r   s w i t c h e s ,   a r b i t e r s ,   b u f f e r   a n d   r o u t i n g   l o g i c .   U n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   a n d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   a r e   t h e   t w o   t y p e s   o f   r o u t e r   m o s t l y   u s e d   i n   t h e   N o C   a r c h i t e c t u r e .   I n   t h e   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   o p e r a t e s   i n   a   s i n g l e   d i r e c t i o n .   I t   d o e s   n o t   c o m m u n i c a t e   o n   b o t h   s i d e s ;   i n f o r m a t i o n   t r a v e l s   t o   o n l y   o n e   d i r e c t i o n .   D r a w b a c k s   o f   t h i s   r o u t i n g   l o g i c   a r e   p a t h   f a i l u r e ,   d e a d   l o c k   p r o b l e m   a n d   l i v e   l o c k   p r o b l e m .   T h e   m a i n   a i m   o f   t h e   r o u t i n g   l o g i c   c r e a t e s   t h e   p a t h   b e t w e e n   t h e   s o u r c e   a n d   t h e   d e s t i n a t i o n s .   R o u t i n g   l o g i c   p r e v e n t s   t h e   d e a d l o c k ,   l i v e   l o c k   a n d   s t a r v a t i o n   p r o b l e m .   D e a d l o c k   i s   d e f i n e d   a s   t h e   c y c l i c   d e p e n d e n c y   a m o n g   n o d e s   r e q u i r i n g   a c c e s s   t o   t h e   c o l l e c t i o n   o f   s o u r c e s   [ 1 0 ] .   L i v e   l o c k   i s   t h e   p r o c e s s   o f   c i r c u l a t i n g   t h e   p a c k e t s   t o   t h e   n e t w o r k   w i t h o u t   e v e r   m a k i n g   a n y   p r o g r e s s   t o w a r d s   t h e i r   d e s t i n a t i o n s .   S t a r v a t i o n   p r o b l e m   i s   o c c u r r e d   f o r   t h e   p a c k e t   r e q u e s t i n g   t h e   b u f f e r   w h e n   t h e   o u t p u t   c h a n n e l   i s   a l l o c a t e d   t o   a n o t h e r   p a c k e t   [ 1 1 ] .   R o u t i n g   a l g o r i t h m   c a n   b e   c l a s s i f i e d   i n t o   t h r e e   c r i t e r i a ,   a )   w h e r e   t h e   r o u t i n g   d e c i s i o n s   a r e   t a k e n ,   b )   h o w   t h e   p a t h   d e f i n e d ,   c )   p a t h   l e n g t h .   T h e   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   i n c l u d e s   R o u n d   R o b i n   a r b i t e r ,   F i r s t   i n   F i r s t   o u t   ( F I F O )   b u f f e r s   a n d   c r o s s b a r   s w i t c h e s .   A r b i t e r   i s   u s e d   t o   a c c e s s   t h e   d a t a   b a s e d   o n   t h e   p r i o r i t y .   H i g h e r   p r i o r i t y   d a t a   w i l l   b e   r o u t e d   f i r s t   i n   t h e   a r c h i t e c t u r e .   A   b u f f e r   i s   a   t e m p o r a r y   s t o r a g e   d e v i c e .   F I F O   b u f f e r   i s   u s e d   t o   s t o r e   t h e   p a c k e t   o r   d a t a   t e m p o r a l l y .   B o t h   t h e   i n p u t   a n d   o u t p u t   c h a n n e l s   u s e   t h e   b u f f e r .   D a t a   i s   t r a n s f e r r e d   b y   u s i n g   c r o s s b a r   s w i t c h e s .   C r o s s b a r   s w i t c h e s   r e c e i v e   t h e   c o n t r o l   s i g n a l   f r o m   t h e   r o u t e r   w i t h   c h a n n e l   c o n t r o l   l o g i c .   A   c o n t e n t i o n   i s   o n e   o f   t h e   i s s u e s   b e i n g   d o n e   i n   t h e   r o u t i n g   l o g i c .   A   c o n t e n t i o n   i s   n o t h i n g   b u t   c o m p e t i t i o n   f o r   r e s o u r c e s   w h e n   t w o   o r   m o r e   n o d e s   a r e   t r y i n g   t o   t r a n s m i t   a   m e s s a g e   i n   t h e   s a m e   c h a n n e l   a t   t h e   s a m e   t i m e   [ 1 2 ] .   T o   a v o i d   t h e   c o n t e n t i o n   s i t u a t i o n   b y   i n t r o d u c i n g   t h e   b i d i r e c t i o n a l   n e t w o r k   o n   c h i p   r o u t e r .   T h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   c o n s i s t s   o f   I n   O u t   p o r t ,   s t a t i c   R A M ,   R o u n d   R o b i n   A r b i t e r ,   R o u t i n g   l o g i c   a n d   c h a n n e l   c o n t r o l   m o d u l e .   A r b i t e r   c h o o s e s   o n e   o u t p u t   f r o m   t h e   n u m b e r   o f   i n p u t s   b a s e d   o n   t h e   l o g i c   u s e d .   A r b i t e r   p r e s e n t   i n   t h e   c r o s s b a r   s w i t c h   c o n t a i n s   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   i n p u t   a n d   o u t p u t .   D a t a ,   r e q u e s t   a n d   d e s t i n a t i o n   a r e   t h e   t h r e e   q u a n t i t i e s   c o m e   f r o m   t h e   c r o s s b a r   i n p u t .   T h e   i n p u t   d a t a   w i l l   b e   r o u t e d   a t   t h e   o u t p u t   s i d e ,   t h e   o u t p u t   p o r t   a d d r e s s   p r e s e n t   i n   t h e   d e s t i n a t i o n .   I f   t w o   o r   m o r e   d a t a   s e n d   t h e   r e q u e s t   a t   t h e   s a m e   t i m e   f r o m   t h e   c r o s s b a r   i n p u t ,   t h e   r o u n d   r o b i n   a r b i t e r   a l l o w s   o n l y   o n e   r e q u e s t   a t   t h e   t i m e .   T h i s   m a y   c a u s e   t h e   d a t a   l o s s e s ,   t o   a v o i d   t h e   d a t a   l o s s   b y   u s i n g   F I F O   b u f f e r   a n d   S R A M   m e m o r y .   T h e   s t o r e d   d a t a   i n   t h e   m e m o r y   t r a n s f e r   i n t o   t h e   n e x t   c l o c k   c y c l e   [ 1 3 ] .   T h i s   p r o c e s s   i s   c a l l e d   a s   c o n t e n t i o n   f r e e   c r o s s b a r .   F i g u r e   2   s h o w s   t h a t   t h e   b l o c k   d i a g r a m s   o f   B i - d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r .   S t a t i c   R A M   a n d   D y n a m i c   R A M   a r e   t h e   t w o   t y p e   o f   m e m o r y   e l e m e n t   u s e d   i n   t h e   r o u t i n g   l o g i c .   D R A M   c o n s i s t s   o f   t r a n s i s t o r   a n d   c a p a c i t o r ,   a n d   i t   n e e d s   p e r i o d i c a l   r e v i v e   t o   c a r r y   o n   t h e   l e a k   p o w e r   o f   c a p a c i t o r .   S R A M   c o n t a i n   m o r e   t r a n s i s t o r s ,   s o   i t   c o n s u m e s   m o r e   a r e a ,   b u t   i t   r e d u c e s   t h e   l e a k a g e   p o w e r   b y   i n c r e a s i n g   t h e   n u m b e r   o f   t h e   t r a n s i s t o r   t o   i n c r e a s e   t h e   r e a d i n g   c a p a b i l i t y .   I t   p r o v i d e s   h i g h   s p e e d   o f   o p e r a t i o n   w h e n   c o m p a r e d   t o   t h e   D R A M .   T h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r   i s   d e s i g n e d   u s i n g   t h e   S R A M   m e m o r y   t o   s p e e d   u p   t h e   r o u t e r   a n d   a v o i d   t h e   u n w a n t e d   l e a k a g e   p o w e r .   V i r t u a l   c h a n n e l   a l l o c a t o r   a n d   S o u r c e   a l l o c a t o r   i s   u s e d   t o   c o n t r o l l i n g   t h e   c h a n n e l s . V i r t u a l   c h a n n e l   a l l o c a t o r   i s   u s e d   t o   v i r t u a l l y   c h a n g e   t h e   c o r r e s p o n d i n g   c h a n n e l   d i r e c t i o n .   S w i t c h   a l l o c a t o r   i s   u s e d   t o   r e m o v i n g   t h e   p a t h   f a i l u r e s .   T h r e e   m e t h o d s   a r e   u s e d   t o   t r a n s f e r   t h e   d a t a   i n   t h e   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   t h e s e   a r e ,   a l l   i n p u t   a n d   o u t p u t   c h a n n e l   a c t   a s   m a s t e r   o r   s l a v e .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       P e r f o r m a n c e   E n h a n c e m e n t   o f   B i d i r e c t i o n a l   N o c   R o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   ( Y a z h i n i a n   S o u g o u m a r )   1071   s e c o n d   o n e   i s   d a t a   f r o m   t h e   i n p u t   c h a n n e l   r o u t e s   t h e   d a t a   t h r o u g h   s a m e   o u t p u t   c h a n n e l ;   i t   e l i m i n a t e s   t h e   p a t h   f a i l u r e .   T h i r d ,   a l l   i n p u t   d a t a   t r a n s f e r s   t h r o u g h   a l l   t h e   o u t p u t   p o r t .   I t   w i l l   r e m o v e   t h e   l i v e   l o c k   a n d   d e a d   l o c k   p r o b l e m s .   T h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   p r o v i d e s   l e s s   a r e a   a n d   h i g h   f r e q u e n c y   t h a n   t h e   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r .   T h e   a r e a   a n d   d e l a y   a r e   r e d u c e d   b y   i n t r o d u c i n g   t h e   e f f i c i e n t   r o u t i n g   l o g i c   i n   t h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t e r .           F i g u r e   2 .   A r c h i t e c t u r e   o f   B i - d i r e c t i o n a l   N o C   R o u t e r       5.   R E S U L T S   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   d e s i g n   o f   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   c o n t e n t i o n   i s   a   m a i n   g o a l   o f   t h i s   r e s e a r c h   w o r k .   T h e   p r o p o s e d   r o u t e r   i s   d e s i g n e d   u s i n g   V e r i l o g   H D L .   P e r f o r m a n c e   i n v e s t i g a t i o n   i s   p r o c e s s e d   b e t w e e n   u n i d i r e c t i o n a l   a n d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r .   S i m u l a t i o n   p r o c e s s   i s   d o n e   b y   M o d e l S i m 6 . 3 c .   S y n t h e s i s   p r o c e s s   i s   c h e c k e d   b y   X i l i n x 1 0 . 1 .   C o n t e n t i o n   f r e e   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   i s   d e s i g n e d   u s i n g   S t a t i c   R a n d o m   A c c e s s   M e m o r y   ( S R A M )   t o   s t o r e   t h e   d a t a   u p t o   n e x t   c l o c k   c y c l e s .   S o   h i g h   s p e e d   a n d   l o w   l e a k a g e   p o w e r   a r e   u s e d   i n   S t a t i c   R A M .   C r o s s b a r   s w i t c h e s   w i t h   R o u n d   R o b i n   A r b i t r a t i o n   s c h e m e   i s   u s e d   t o   e l i m i n a t e   t h e   p a t h   f a i l u r e s   o c c u r .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     1068     1074   1072       F i g u r e   3 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   u n i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r           F i g u r e   4 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r       T h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   i s   d e s i g n e d   a n d   v e r i f i e d   t h r o u g h   s i m u l a t i o n   p r o c e s s .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   A c t i v e   h i g h   r e s e t   i s   u s e d   i n   t h e   r o u t e r   i . e .   w h e n e v e r   t h e   r e s e t   i s   h i g h ,   a l l   t h e   o u t p u t   w e r e   z e r o s .   A l l   t h e   o u t p u t s   a r e   g e n e r a t e d ,   w h e n   t h e   r e s e t   i s   l o w .   T h e   i n f o r m a t i o n   o r   d a t a   i n   t h e   i n p u t   c h a n n e l 1   i s   2 0 ,   i n p u t   c h a n n e l 2   i s   4 0 ,   i n p u t   c h a n n e l 3   i d   6 0 ,   i n p u t   c h a n n e l 4   i s   1 0 0   a n d   i n p u t   c h a n n e l 5   i s   1 2 0 .   T h e   v a l i d   d a t a   s i g n a l   g o e s   h i g h ,   w h e n   t h e   v a l i d   i n f o r m a t i o n   c o m e s   f r o m   i n p u t   c h a n n e l .   F r o m   t h e   t a b l e   1   t h e   a n a l y s i s   r e s u l t s   o f   c o n v e n t i o n a l   a n d   b i d i r e c t i o n a l   r o u t i n g   a r e   c l e a r l y   s h o w n .   D e l a y   o f   t h e   b i d i r e c t i o n a l   r o u t i n g   i s   r e d u c e d   w h e n   c o m p a r e d   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t i n g .   A l s o   d e v i c e   u t i l i z a t i o n   o f   t h e   b i d i r e c t i o n a l   r o u t i n g   i s   g e t t i n g   r e d u c e d .   F i g u r e   5   s h o w s   t h a t   t h e   C o m p a r i s o n   g r a p h   o f   C o n v e n t i o n a l   a n d   B i d i r e c t i o n a l   R o u t i n g   T e c h n i q u e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       P e r f o r m a n c e   E n h a n c e m e n t   o f   B i d i r e c t i o n a l   N o c   R o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   ( Y a z h i n i a n   S o u g o u m a r )   1073   T a b l e   1 .   C o m p a r i s o n   B e t w e e n   C o n v e n t i o n a l   a n d   B i d i r e c t i o n a l   R o u t i n g   P a r a m e t e r s   N o t i c e d   C o n v e n t i o n a l   R o u t i n g   B i d i r e c t i o n a l   R o u t i n g   %   r e d u c t i o n   N u m b e r   o f   S l i c e s   F l i p - f l o p   1579   1269   19%   N u m b e r   o f   4 - i n p u t   L U T s   1050   868   17%   N u m b e r   o f   O c c u p i e d   S l i c e s   1204   981   18%   M i n i m u m   T i m e   p e r i o d   ( n s )   1 3 . 6 8 4 n s   8 . 5 0 1 n s   37%   M a x i m u m   f r e q u e n c y   ( M H z )   7 3 . 0 7 6 M H z   1 1 7 . 6 3 6 M H z   ~           F i g u r e   5 .   C o m p a r i s o n   g r a p h   o f   C o n v e n t i o n a l   a n d   B i d i r e c t i o n a l   R o u t i n g   T e c h n i q u e       5.   C O N C L U S I O N   I n   t h i s   w o r k ,   a n   a r e a   e f f i c i e n t   a n d   h i g h   s p e e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   w i t h   a n d   w i t h o u t   c o n t e n t i o n   i s   p r o p o s e d .   T h i s   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   i s   c o m p a r e d   w i t h   t h e   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   r o u t e r .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e d   b i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r   o c c u p i e s   s m a l l e r   c h i p   s i z e   a n d   u t i l i z e s   l e s s e r   d e l a y   t h a n   t h e   c o n v e n t i o n a l   u n i d i r e c t i o n a l   N o C   r o u t e r .   T h e   d e s i g n e d   r o u t e r   i s   s u i t a b l e   f o r   c o a r s e   g r a i n e d   a r c h i t e c t u r e .   D e l a y   o f   t h e   c o a r s e   g r a i n e d   a r c h i t e c t u r e   c a n   b e   r e d u c e d   b y   b i - d i r e c t i o n a l   r o u t i n g   m e t h o d .   I t   e f f e c t i v e l y   r e d u c e d   t h e   d e l a y   o c c u r r i n g   i n   t h e   a r c h i t e c t u r e .   I t   o f f e r s   3 7 %   o f   d e l a y   r e d u c e d   w h e n   c o m p a r e d   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   r o u t i n g   m e t h o d .   A l s o   i t   p r o v i d e s   1 7 %   r e d u c t i o n   i n   L U T   c o u n t s   a n d   1 8 %   r e d u c t i o n   i n   s l i c e s   u s e d   i n   t h e   a r c h i t e c t u r e .   I n   f u t u r e ,   t h e   p r o p o s e d   N o C   r o u t e r   i s   u s e d   i n   S y s t e m   o n   C h i p   a p p l i c a t i o n s   f o r   e f f i c i e n t   o n   c h i p   r o u t i n g   p r o c e s s .       R E F E R E N C E S   [1]     A m i t   K um a L a m ba   e t   a l .,  P e rform a nc e   A na l y s i s   of  S p e c ul a t i ve   V i rt ua l   Cha nne l   Rout e for  N e t w ork  - On - Chi p E ur ope an Sc i e nt i f i c   J our nal , vol 3, 2014.    [2]     T T ra A nh  a nd  M Ba a s   Be va n,  A c hi e vi ng   H i g h - P e rform a nc e   O n - Chi p  N e t w orks  W i t h S ha re d - Buffe r Rout e rs IE E E   T r ans ac t i ons  on V e r y  L ar ge  Sc al e   Int e gr at i on  (V L SI) Sy s t e m s , vol . 22, no. 6, 2014.   [3]     A rt hur  P e re i ra   F ra nt z   e t   a l .,  Cros s t a l k -   a nd  S E U - A w a re   N e t w orks   on  Chi p s IE E E   D e s i gn &  T e s t  of  Com put e r s IE E E 2007.   [4]     A run  A rj una a nd  K a rt hi ka   M a ni l a l N oi s e   T ol e ra nt   a nd  F a s t e O Chi p   Com m uni c a t i on  U s i ng   Bi noc   M ode l Int e r nat i onal   J our nal   of  Mode r n E ngi ne e r i ng  R e s e ar c (IJ ME R ) vol . 3, Is s ue . 5, 2013.   [5]     A s hi s K hodw e   a nd  P rof.  C.  N Bhoy a r,  E ffi c i e nt   F P G A   Ba s e Bi di re c t i ona l   N e t w ork  on  Chi p   Rout e t hroug V i rt ua l   Cha nne l   Re g ul a t or” Int e r nat i onal   J our nal  of   A dv anc e s  i n E ngi ne e r i ng  Sc i e nc e s V ol .3,  no. 3, 2013.   [6]     Bha va na   P ot e V N N i t na w a re   a nd  D r.  S S L i m a y e O p t i m i z e D e s i g of  2D  M e s h N O C Rout e r us i ng  Cus t om   S RA M   &   Com m on  Buffe U t i l i z a t i on” Int e r nat i onal   J our nal   of   V L SI  de s i gn &  Com m uni c at i on Sy s t e m s  (V L SICS),  V ol 2, N o.4, 2011.   [7]     dri c   K i l l i a e t   a l .,  S m a rt   Re l i a bl e   N e t w ork - on - Chi p IE E E   T r ans ac t i ons   on  V e r y   L ar ge   Sc al e   Int e gr at i on  (V L SI) Sy s t e m s , IE E E ,   2013.   [8]     En - J ui   Cha ng   e t   a l .,  P a t h - C ong e s t i on - A w a re   A da p t i ve   Rout i ng   w i t h a  Cont e nt i on P re di c t i on S c he m e  for N e t w ork - on - Chi p   S y s t e m s IE E E   T r ans ac t i ons   on  Com put e r - A i de D e s i gn  of   Int e gr at e Ci r c ui t s   and  Sy s t e m s vol 33, no.  1, 2014.   [9]     K .c ha va M a nj us hre e   a nd  B.H   Y og e s hw a ry Re us a bi l i t y   of   t e s t   be nc of  U V M   for  Bi di re c t i ona l   rout e a nd  A X bus Int e r nat i onal   J our nal   of  Com put at i onal   E ngi ne e r i ng  R e s e ar c (IJ CE R ) V ol 04, Is s ue  4, 2014.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l 11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8   :     1068     1074   1074   [10]   M i na ks hi   M W a nj a ri   e t   a l .,  Im p l e m e nt a t i on  of  Buff e for  N e t w ork  on  Chi p   Rout e r” .   Int e r nat i onal   J our nal   of   T e c hnol ogi c al   E x pl or at i on  and L e ar ni ng (IJ T E L ) ,   IS S N :   2319 - 2135, vol .3,  no.1, F e brua ry  2014.   [11]   S a l A   e t   a l .,  M a x i m i z i ng   E ne rg y   E ffi c i e nc y   for  Cons um p t i on  Ci rc ui t   P ow e r   i D ow nl i nk  M a s s i ve   M IM O   W i re l e s s   N e t w orks Int e r nat i onal  J our nal   of  E l e c t r i c al   and  Com put e r  E ngi ne e r i ng  (IJ E CE ) ;   vol . 7, no. 6, 2017.   [12]   S   S um a e t   a l .,  250  M H z   M ul t i p ha s e   D e l a y   L oc ke L oop   for  L ow  P ow e r A p p l i c a t i ons Int e r nat i onal  J our nal  of   E l e c t r i c al   and Com put e r  E ngi ne e r i ng  (IJ E CE ) .   vol . 7, no. 6, 2017.   [13]   R.  K a rt hi e t   a l .,  D i s t ri but e d   O p t i m a l   Re l a y   S e l e c t i on  i W i re l e s s   S e ns or  N e t w orks Indone s i an  J our nal   of   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng  and Com put e r  Sc i e nc e   (IJ E E CS) vol 7, no. 1, p p .71 - 74, 2017.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.