Σχεδιασμός επαναδιαμορφώσιμων επεξεργαστών

 
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2008 (EN)
Design of reconficurable processors
Σχεδιασμός επαναδιαμορφώσιμων επεξεργαστών

Βουδούρης, Λυμπέρης Στεφάνου

Το Arise προτείνει μια συστηματική προσέγγιση για την επέκταση, μια και μοναδική φορά ενός ενσωματωμένου επεξεργαστή για τη μετέπειτα υποστήριξη της σύζευξης ενός αυθαίρετου πλήθους Ειδικών Υπολογιστικών Μονάδων (Custom Computing Units-CCUs). Μια CCU μπορεί να είναι μια ASIC ή επαναδιαμορφώσιμη μονάδα, που μπορεί να αξιοποιηθεί κάνοντας χρήση χαλαρού ή στενού υπολογιστικού μοντέλου. Επιλέγοντας το κατάλληλο υπολογιστικό μοντέλο για κάθε τμήμα της εφαρμογής, ολόκληρος ο χώρος εφαρμογής μπορεί να είναι υποψήφιος για επιτάχυνση, με αποτέλεσμα σημαντική βελτίωση των επιδόσεων. Το ARISE προσφέρει αρθρωσιμότητα και κλιμάκωση και αντιμετωπίζει τα προβλήματα του pcode space explosion και του περιορισμού των τελεστών, που υπάρχουν σε τέτοιου είδους συστήματα. Για την υποστήριξη αυτών των χαρακτηριστικών παρουσιάζουμε μια οργάνωση μηχανής που επιτρέπει την παράλληλη λειτουργία ενός επεξεργαστή και ενός σετ CCUs. Για να ελέγξουμε τη τις CCUs επεκτείνουμε μία φορά το σετ εντολών του επεξεργαστή με εφτά εντολές. Προτείνουμε μία μικρο-αρχιτεκτονική που ελαχιστοποιεί την επιβάρυνση της επικοινωνίας μεταξύ των CCUs και του επεξεργαστή και αναπτύσσουμε ένα γενικό και ευέλικτο παραμετρικό μοντέλο επεκτείνοντας έναν επεξεργαστή MIPS. Εντοπίζουμε τις λειτουργικές μονάδες που μπορούν να αντιστοιχιστούν σε πόρους ενός FPGA, ώστε να επωφεληθούμε από τη βελτίωση των επιδόσεων που προσφέρουν. Εκτελείται ένα δοκιμαστικό πρόγραμμα σε περιβάλλον προσομοίωσης για την εξακρίβωση της ορθής λειτουργλιας. Το σύστημα συντίθεται σε ένα FPGA της Xilinx και λαμβάνονται και αναλύονται τα αποτελέσματα των επιδόσεων.
Arise proposes a systematic approach for extending once an embedded processor to support thereafter the coupling of an arbitrary number of Custom Computing Units (CCUs). A CCU can be a hardwired or reconfigurable unit, which can be utilized using a tight and/or loose model of computation. By selecting the appropriate model of computation for each part of the application, the complete application space is considered for acceleration, resulting in significant performance improvements. ARISE offers modularity and scalability and addresses the problemsof opcode space explosion and operands limitation, that exist in such types of systems. To support these features we present a machine organization that allows the co-operation of a processor and a set of CCUs. To control the CCUs we extend once the instruction set of the processor with seven instructions. We propose a microarchitecture that minimizes communication overhead between the CCUs and the processor and develop a generic and flexible parametric model by extending a MIPS processor. We identify the functional components that can be mapped to FPGA resources, in order to benefit from the performance improvement they provide. A test case program is executed in simulation environment to verify proper functionality. The system is synthesized on a Xilinx FPGA and performance results are retrieved and analyzed.

info:eu-repo/semantics/masterThesis
Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Επεξεργαστές ειδικού σκοπού
Extensible processors
Hardware design
Αρχιτεκτονικά επεξεργαστών
Reconfigurable processors
Processor architecture
Επαναδιαμορφώσιμοι επεξεργαστές

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

2008
2009-06-21T21:00:00Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Φυσικής

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)