Expansão da arquitetura de conjunto de instruções MIPS para suporte à robótica

• Autor(a) principal: Cruz, Vicente Silva
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/18543
• topic: Robótica; Sistemas embarcados; Computer architecture; Specific architectures; Reconfigurable computer; Robotics

Arquitetura de computadores é uma área que tem se desenvolvido muito nos últimos anos, e as pesquisas são cada vez mais crescentes. Os avanços tecnológicos atuais nos permitem processar grandes quantidades de dados em pouco tempo, e também auxiliam diversas áreas do conhecimento, como a robótica. Este trabalho tem por objetivo propor a extensão da arquitetura de conjunto de instruções do processador de propósitos gerais MIPS através da inclusão de instruções que auxiliam nos cálculos necessários ao movimento de robôs. Para atingir esse objetivo fez-se um estudo na área da robótica para verificar os tipos de robôs existentes, seguido da análise matemática dos movimentos realizados por esses robôs, e da elaboração das novas instruções. A inclusão das operações robóticas no conjunto de instruções foi feita em duas etapas: a primeira envolveu a modificação e simulação do novo ISA no nível de arquitetura, ou seja, com a abstração dos detalhes físicos de aumento de área e velocidade, e a segunda, o desenvolvimento no nível de hardware para a obtenção desses valores físicos. A primeira etapa teve o objetivo de avaliar o desempenho de velocidade do novo ISA em relação ao original, obtidos através da simulação de uma aplicação que emula o movimento de um braço robótico. Uma vez que se constatou um ganho significativo de desempenho de velocidade com esta inclusão, a próxima etapa focou na geração e avaliação dos custos físicos pelas modificações da organização do processador para que fosse possível incluir essas instruções. Esses resultados foram obtidos através da sintetização da descrição do processador, na linguagem VHDL, em FPGA. Apesar de se obter um aumento significativo da área, a implementação desse processador é viável devido ao aumento da frequência de operação e alto ganho de desempenho de velocidade.