Магистрант МИЭМ ВШЭ Михаил Маликов разработал новые легковесные арбитры для сетей на кристалле — механизмы, которые решают, какой пакет данных получит доступ к каналу связи первым при возникновении конкуренции. Его доклад по этой теме был признан лучшим в секции «Процессорные архитектуры, высокопроизводительные вычисления и системное программное обеспечение» на VIII Школе молодых ученых, прошедшей в рамках форума.
Российский форум «Микроэлектроника» — крупнейшая отраслевая коммуникационная площадка, организуемая ежегодно с 2014 года. В рамках форума с 2019 года работает Школа молодых ученых (ШМУ), ставшая уникальной средой профессионального диалога для нескольких сотен начинающих и состоявшихся специалистов в области микроэлектроники.
О победителе
VIII Школа молодых ученых прошла в конце сентября в Научно-технологическом университете «Сириус». В ней приняли участие около 400 студентов, аспирантов и молодых ученых из ведущих институтов и университетов России и Белоруссии. В 15 секциях был заслушан 381 доклад. 27 сентября состоялось торжественное награждение лучших докладчиков.
Михаил Маликов в 2025 году окончил бакалавриат МИЭМ ВШЭ по направлению «Информатика и вычислительная техника». В том же году начал работать в университете, сейчас он ассистент департамента компьютерной инженерии, инженер и стажер-исследователь в команде, работающей по гранту Российского научного фонда (руководитель — Александр Романов).
«Было неожиданно в первый же год участия в форуме получить награду за лучший доклад, — говорит Михаил Маликов. — Это подтверждает, что я двигаюсь в верном направлении. Останавливаться, конечно, не планирую: в работе уже три новые статьи, предстоит выступление на еще одной конференции, а в перспективе — поступление в аспирантуру и подготовка диссертации. В планах по исследованию — провести тестирование арбитров на реальных аппаратных платформах, чтобы оценить их применимость на практике, и разработать арбитры для других топологий СтнК».
Зачем нужны новые арбитры
Сети на кристалле (СтнК) — способ организации связей между ядрами в многоядерных процессорах. Данные передаются в виде пакетов через сеть маршрутизаторов, как в интернете, только внутри одного чипа. Когда пакетов слишком много, а каналов связи мало, арбитр в маршрутизаторе определяет очередность их обработки.
Стандартное решение на сегодня — циклический перебор (round-robin), когда пакеты обслуживаются строго по кругу. Этот алгоритм простой, но при его использовании не учитывается, какой пакет важнее в данный момент. Цель работы Михаила — предложить новые арбитры, которые отдают приоритет по понятным и легко реализуемым правилам, например по количеству пройденных переходов или расстоянию до узла назначения. Это позволяет повысить производительность сети и справедливость распределения ресурсов, не усложняя аппаратуру.
Что уже сделано
В работе предложены четыре новых легковесных арбитра для классической топологии mesh. Они сравнивались с классическими решениями в симуляторе при разных размерах сети, профилях трафика и нагрузках. Также введены две новые метрики для оценки эффективности арбитража.
Отдельное направление — профили трафика и топологии. Существующие исследования арбитров ориентированы в основном на стандартную сетку (mesh), а для других топологий, например древовидных или циркулянтных, арбитры почти не исследованы. В планах автора — разработать универсальные решения, способные стать стандартом вместо round-robin, а также создать бенчмарки и специализированные профили трафика, рассчитанные на разные топологии. Работа тесно связана с исследованиями научного руководителя Михаила, доктора технических наук Александра Романова, который развивает новое направление циркулянтных топологий для сетей на кристалле.
Совместно с преподавателем Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ Евгением Лежневым и его студентами разрабатывается графическое приложение для визуализации топологий и проходящего трафика, чтобы визуализировать результаты, нагляднее проектировать бенчмарки и отслеживать загруженность сети в реальном времени.
На данный момент командой подготовлены четыре статьи уровня Q1: две по профилям трафика, одна по топологиям и одна по арбитрам для mesh.
«На примере Михаила студент может увидеть, как выстраивается академическая карьера. Я знаком с ним еще с 1-го курса, но тогда, будучи сильным студентом, он не стремился выделиться и делал все хорошо, но по минимуму. На 4-м курсе Михаил, видимо, понял, чего он хочет, и определился, по какому пути идти. За год он показал выдающиеся результаты и занял видное место в моей команде, найдя свою научную нишу и активно занимаясь академической деятельностью. Сейчас он уже преподаватель, работает в команде по гранту и готовится поступать в аспирантуру. Уверен, что награда на “Микроэлектронике” — далеко не последнее его достижение», — рассказал Александр Романов, профессор МИЭМ, ведущий научный сотрудник Лаборатории систем автоматизированного проектирования.
Российский форум «Микроэлектроника 2026» — ключевое годовое событие в области электронных технологий. Генеральные партнеры форума — Госкорпорация «Росатом», Фонд перспективных исследований, НИЦ «Курчатовский институт», ГК «Элемент», ОАО «РЖД». Партнерами форума являются также ведущие компании и организации, представляющие самые разные сферы экономики.
Школа молодых ученых проводится в рамках форума. В этом году молодые ученые МИЭМ представили 13 работ в шести секциях по перспективным тематикам микроэлектронной промышленности. В день открытия на пленарном заседании школы с докладом «Элементная база 3-, 2-, 1-нанометровых 3D КМОП СБИС: реалии и перспективы освоения ведущими мировыми фабриками» выступил член-корреспондент РАН, профессор МИЭМ и председатель секции «Моделирование структур, технологических процессов и устройств микроэлектроники» Константин Петросянц.