Function reuse on a multi core VLIW soft core processor

• Autor(a) principal: Becker, Pedro Henrique Exenberger
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/196912
• topic: Arquitetura : Computadores; FPGAs; Multi-core systems; Function reuse; Soft-core processors

Processadores modernos contém vários módulos específicos e multiplos núcleos para garantir desempenho em uma variedade de aplicações. Quando um projeto de processador depende de time-to-market e customização de arquitetura, FPGAS são frequentemente utilizados como a plataforma para a implementação. Entretando, para processadores baseados em FPGAs, esses módulos podem exceder a capacidade do dispositivo alvo, dadas as limitações de recursos dos FPGAs, de maneira que algumas funcionalidades precisam ser mapeadas para o domínio de software, mais lento. Da mesma forma, exploramos o fato de que projetos lógicos geralmente sub-utilizam a quantidade disponível de BRAMs, blocos de memória embarcados nos FPGAs. Como alternativa, propomos um mecanismo de reúso em hardware de baixo custo que pode otimizar a execução de programas. Isso é obtido ao salvarmos os parâmetros de entrada e valores de retorno de funções recorrentes, em uma tabela de reúso implementada em BRAM de maneira que as funções possam ser reutilizadas em chamadas futuras, evitando a sua reexecução, e acelerando a aplicação. A técnica foi implementada em linguagem de descrição de hardware e adicionada à um processador VLIW 4-issue. Como estudo de caso, otimizamos seis aplicações que usam uma biblioteca soft-float para simular uma unidade de ponto-flutuante em software, atingindo 1.23x de aceleração geométrica média. A análise foi estendida para um ambiente multinúcleo, o que foi feito com um simulador construído para este trabalho, onde observou-se os benefícios de compartilhar a tabela de reúso entre aplicações similares executando sobre dados diferentes. Compartilhar a tabela se mostrou promissor, por exemplo, levando uma das aplicações à ganhos de 1.9x em contra partida de 1.25x se a tabela não tivesse sido compartilhada. Além disso, apresentamos como o mecanismo pode ser facilmente melhorado, de maneira que o reúso de funções faça uso da computação aproximativa, aumentando o número de cenários onde o reúso de funções é benéfico e atingindo 1.52x de aceleração em uma aplicação de filtro de imagem, ao custo de qualidade.