Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Mônica Magalhães
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/17978
Resumo: The increase of applications complexity has demanded hardware even more flexible and able to achieve higher performance. Traditional hardware solutions have not been successful in providing these applications constraints. General purpose processors have inherent flexibility, since they perform several tasks, however, they can not reach high performance when compared to application-specific devices. Moreover, since application-specific devices perform only few tasks, they achieve high performance, although they have less flexibility. Reconfigurable architectures emerged as an alternative to traditional approaches and have become an area of rising interest over the last decades. The purpose of this new paradigm is to modify the device s behavior according to the application. Thus, it is possible to balance flexibility and performance and also to attend the applications constraints. This work presents the design and implementation of a coarse grained hybrid reconfigurable architecture to stream-based applications. The architecture, named RoSA, consists of a reconfigurable logic attached to a processor. Its goal is to exploit the instruction level parallelism from intensive data-flow applications to accelerate the application s execution on the reconfigurable logic. The instruction level parallelism extraction is done at compile time, thus, this work also presents an optimization phase to the RoSA architecture to be included in the GCC compiler. To design the architecture, this work also presents a methodology based on hardware reuse of datapaths, named RoSE. RoSE aims to visualize the reconfigurable units through reusability levels, which provides area saving and datapath simplification. The architecture presented was implemented in hardware description language (VHDL). It was validated through simulations and prototyping. To characterize performance analysis some benchmarks were used and they demonstrated a speedup of 11x on the execution of some applications
id UFRN_e13c755310a4b9c5470eb9da30608158
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/17978
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Pereira, Mônica Magalhãeshttp://lattes.cnpq.br/5777010848661813http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780113E2Carro, Luigihttp://lattes.cnpq.br/8544491643812450Netto, Eduardo Bráulio Wanderleyhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798543Y3Silva, Ivan Saraiva2014-12-17T15:47:47Z2008-10-142014-12-17T15:47:47Z2008-02-21PEREIRA, Mônica Magalhães. Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados. 2008. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2008.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/17978The increase of applications complexity has demanded hardware even more flexible and able to achieve higher performance. Traditional hardware solutions have not been successful in providing these applications constraints. General purpose processors have inherent flexibility, since they perform several tasks, however, they can not reach high performance when compared to application-specific devices. Moreover, since application-specific devices perform only few tasks, they achieve high performance, although they have less flexibility. Reconfigurable architectures emerged as an alternative to traditional approaches and have become an area of rising interest over the last decades. The purpose of this new paradigm is to modify the device s behavior according to the application. Thus, it is possible to balance flexibility and performance and also to attend the applications constraints. This work presents the design and implementation of a coarse grained hybrid reconfigurable architecture to stream-based applications. The architecture, named RoSA, consists of a reconfigurable logic attached to a processor. Its goal is to exploit the instruction level parallelism from intensive data-flow applications to accelerate the application s execution on the reconfigurable logic. The instruction level parallelism extraction is done at compile time, thus, this work also presents an optimization phase to the RoSA architecture to be included in the GCC compiler. To design the architecture, this work also presents a methodology based on hardware reuse of datapaths, named RoSE. RoSE aims to visualize the reconfigurable units through reusability levels, which provides area saving and datapath simplification. The architecture presented was implemented in hardware description language (VHDL). It was validated through simulations and prototyping. To characterize performance analysis some benchmarks were used and they demonstrated a speedup of 11x on the execution of some applicationsO aumento na complexidade das aplicações vem exigindo dispositivos cada vez mais flexíveis e capazes de alcançar alto desempenho. As soluções de hardware tradicionais são ineficientes para atender as exigências dessas aplicações. Processadores de propósito geral, embora possuam flexibilidade inerente devido à capacidade de executar diversos tipos de tarefas, não alcançam alto desempenho quando comparados às arquiteturas de aplicação específica. Este último, por ser especializado em uma pequena quantidade de tarefas, alcança alto desempenho, porém não possui flexibilidade. Arquiteturas reconfiguráveis surgiram como uma alternativa às abordagens convencionais e vem ganhado espaço nas últimas décadas. A proposta desse paradigma é alterar o comportamento do hardware de acordo com a aplicação a ser executada. Dessa forma, é possível equilibrar flexibilidade e desempenho e atender a demanda das aplicações atuais. Esse trabalho propõe o projeto e a implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida de granularidade grossa, voltada a aplicações baseadas em fluxo de dados. A arquitetura, denominada RoSA, consiste de um bloco reconfigurável anexado a um processador. Seu objetivo é explorar paralelismo no nível de instrução de aplicações com intenso fluxo de dados e com isso acelerar a execução dessas aplicações no bloco reconfigurável. A exploração de paralelismo no nível de instrução é feita em tempo de compilação e para tal, esse trabalho também propõe uma fase de otimização para a arquitetura RoSA a ser incluída no compilador GCC. Para o projeto da arquitetura esse trabalho também apresenta uma metodologia baseada no reuso de hardware em caminho de dados, denominada RoSE. Sua proposta é visualizar as unidades reconfiguráveis através de níveis de reusabilidade, que permitem a economia de área e a simplificação do projeto do caminho de dados da arquitetura. A arquitetura proposta foi implementada em linguagem de descrição de hardware (VHDL). Sua validação deu-se através de simulações e da prototipação em FPGA. Para análise de desempenho foram utilizados alguns estudos de caso que demonstraram uma aceleração de até 11 vezes na execução de algumas aplicaçõesapplication/pdfporUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Sistemas e ComputaçãoUFRNBRCiência da ComputaçãoArquitetura ReconfigurávelParalelismoFlexibilidadeDesempenhoReconfigurable ArchitectureParallelismFlexibilityPerformanceCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOProposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dadosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALMonicaMP.pdfapplication/pdf1183724https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/1/MonicaMP.pdf59ab47a1731d0a647c07a25b7e4f0a84MD51TEXTMonicaMP.pdf.txtMonicaMP.pdf.txtExtracted texttext/plain158362https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/6/MonicaMP.pdf.txt1aec8e699f53d64ac1697b0c7e6a4896MD56THUMBNAILMonicaMP.pdf.jpgMonicaMP.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3202https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/7/MonicaMP.pdf.jpg9d4e47a4b5c0a2c63baea679d7731723MD57123456789/179782017-11-04 09:59:50.802oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/17978Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2017-11-04T12:59:50Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.por.fl_str_mv Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
title Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
spellingShingle Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
Pereira, Mônica Magalhães
Arquitetura Reconfigurável
Paralelismo
Flexibilidade
Desempenho
Reconfigurable Architecture
Parallelism
Flexibility
Performance
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
title_short Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
title_full Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
title_fullStr Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
title_full_unstemmed Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
title_sort Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados
author Pereira, Mônica Magalhães
author_facet Pereira, Mônica Magalhães
author_role author
dc.contributor.authorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.authorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5777010848661813
dc.contributor.advisorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.advisorLattes.por.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780113E2
dc.contributor.referees1.pt_BR.fl_str_mv Carro, Luigi
dc.contributor.referees1ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees1Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8544491643812450
dc.contributor.referees2.pt_BR.fl_str_mv Netto, Eduardo Bráulio Wanderley
dc.contributor.referees2ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees2Lattes.por.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798543Y3
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Mônica Magalhães
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Silva, Ivan Saraiva
contributor_str_mv Silva, Ivan Saraiva
dc.subject.por.fl_str_mv Arquitetura Reconfigurável
Paralelismo
Flexibilidade
Desempenho
topic Arquitetura Reconfigurável
Paralelismo
Flexibilidade
Desempenho
Reconfigurable Architecture
Parallelism
Flexibility
Performance
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
dc.subject.eng.fl_str_mv Reconfigurable Architecture
Parallelism
Flexibility
Performance
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
description The increase of applications complexity has demanded hardware even more flexible and able to achieve higher performance. Traditional hardware solutions have not been successful in providing these applications constraints. General purpose processors have inherent flexibility, since they perform several tasks, however, they can not reach high performance when compared to application-specific devices. Moreover, since application-specific devices perform only few tasks, they achieve high performance, although they have less flexibility. Reconfigurable architectures emerged as an alternative to traditional approaches and have become an area of rising interest over the last decades. The purpose of this new paradigm is to modify the device s behavior according to the application. Thus, it is possible to balance flexibility and performance and also to attend the applications constraints. This work presents the design and implementation of a coarse grained hybrid reconfigurable architecture to stream-based applications. The architecture, named RoSA, consists of a reconfigurable logic attached to a processor. Its goal is to exploit the instruction level parallelism from intensive data-flow applications to accelerate the application s execution on the reconfigurable logic. The instruction level parallelism extraction is done at compile time, thus, this work also presents an optimization phase to the RoSA architecture to be included in the GCC compiler. To design the architecture, this work also presents a methodology based on hardware reuse of datapaths, named RoSE. RoSE aims to visualize the reconfigurable units through reusability levels, which provides area saving and datapath simplification. The architecture presented was implemented in hardware description language (VHDL). It was validated through simulations and prototyping. To characterize performance analysis some benchmarks were used and they demonstrated a speedup of 11x on the execution of some applications
publishDate 2008
dc.date.available.fl_str_mv 2008-10-14
2014-12-17T15:47:47Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2008-02-21
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2014-12-17T15:47:47Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEREIRA, Mônica Magalhães. Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados. 2008. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2008.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/17978
identifier_str_mv PEREIRA, Mônica Magalhães. Proposta e implementação de uma arquitetura reconfigurável híbrida para aplicações baseadas em fluxo de dados. 2008. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2008.
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/17978
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Ciência da Computação
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/1/MonicaMP.pdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/6/MonicaMP.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/17978/7/MonicaMP.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 59ab47a1731d0a647c07a25b7e4f0a84
1aec8e699f53d64ac1697b0c7e6a4896
9d4e47a4b5c0a2c63baea679d7731723
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802117797113757696