Optimum application implementation using custom processors

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

2008 (EN)
Βέλτιστη υλοποίηση εφαρμογών σε ειδικούς επεξεργαστές
Optimum application implementation using custom processors

Σωτηροπούλου, Καλλιόπη-Λουΐζα Θεοδοσίου

Το μοντέλο ARISE προτείνει μια συστηματική προσέγγιση για την επέκταση μίας και μοναδικής φοράς ενός γενικού επεξεργαστή, ώστε να μπορεί να υποστηρίξει ένα αυθαίρετο πλήθος Ειδικών Επεξεργαστικών Μονάδων (CCU). Οι μονάδες αυτές μπορούν να είναι χαλαρά ή στενά συζευγμένες με τον επεξεργαστή, αναλόγως με της απαιτήσεις της κάθε εφαρμογής. Το ARISE αντιμετωπίζει τα προβλήματα της περιορισμένης διαρθρωσιμότητας, των περιορισμένων τελεστών και της υπερβολικής αύξησης των λειτουργικών κωδίκων.Για την επίτευξη της προσέγγισης αυτής παρουσιάζεται κατάλληλη οργάνωση της μηχανής ARISE, η οποία επιτρέπει τη συνεργασία του επεξεργαστή με τις CCU με τις μικρότερες δυνατές παρεμβάσεις. Ταυτόχρονα προτείνεται κατάλληλη μέθοδος προγραμματισμού της μηχανής ARISE.Για την επιβεβαίωση της ορθότητας της προσέγγισης επιλέγεται για επέκταση ο γενικός επεξεργαστής MIPS και η μεθοδολογία εφαρμόζεται στο μετροπρόγραμμα JPEG. Η εφαρμογή αυτή χαρακτηρίζεται με τη μέθοδο ARISE και επιλέγεται η κρισιμότερη συνάρτησή της για υλοποίηση. Γίνεται σχεδιασμός της συνάρτησης αυτής σε ειδικό επεξεργαστή, ο οποίος ενσωματώνεται στη διεπαφή ARISE. Η υλοποίηση είναι στοχευμένη σε FPGA Xilinx Spartan-3E. Εκτελείται δοκιμαστικό πρόγραμμα σε κατάλληλο περιβάλλον προσομοίωσης για την εξακρίβωση της ορθής λειτουργίας τόσο του ειδικού επεξεργαστή, όσο και του κυκλώματος στο σύνολο (γενικός επεξεργαστής - διεπαφή ARISE - ειδικός επεξεργαστής). Γίνεται σύνθεση του κυκλώματος στο FPGA και λαμβάνονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα.
ARISE introduces a systematic approach for extending once a processor to support thereafter the coupling of an arbitrary number of Custom Computing Units (CCUs). The CCUs can be utilized following a tight and/or loose model of computation, depending on the characteristics of each application. The ARISE model addresses the problems of lack of modularity and scalability, the opcode space explosion and the limited number of the input/output operands.To support these features we introduce a machine organization that allows the co-operation of a processor and a set of CCUs. Such an organization minimizes the control and communication overhead between the processor and the CCUs. This organization requires the appropriate programming method for implementing applications in the ARISE framework.To evaluate our proposal we have extended a MIPS processor with the ARISE infrastructure. We implement the JPEG benchmark on the ARISE evaluation machine. We use a profiling method based on the GNU tool chain to identify the most computational demanding function. We then implement this function on a CCU targeted to a Xilinx Spartan-3E FPGA. A test case program is executed on a simulation environment in order to test the functionality of the independent CCU and the whole ARISE framework. Test case evaluation and synthesis results are presented.

Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία


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


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.

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