SPARC16 : uma nova visão de compressão para processadores SPARC

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ecco, Leonardo Luiz
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1613716
Resumo: Orientadores: Rodolfo Jardim de Azevedo, Paulo César Centoducatte
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spelling SPARC16 : uma nova visão de compressão para processadores SPARCSPARC16 : a new compression approach for SPARC processorsArquitetura de computadorSistemas embarcados (Computadores)Compressão de dados (Computação)Computer architectureEmbedded computer systemsData compression (Computer science)Orientadores: Rodolfo Jardim de Azevedo, Paulo César CentoducatteDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Processadores RISC podem ser usados para atender a crescente demanda por desempenho requerida por sistemas embarcados. Entretanto, essas arquiteturas têm como desvantagem uma densidade de código ruim. Recodificações do conjunto de instruções, como o MIPS16 e o Thumb, representam uma abordagem eficiente para lidar com esse problema. Esse trabalho propõe uma codificação alternativa para a arquitetura SPARCv8. A nova codificação, chamada SPARC16, foi projetada com a ajuda de um modelo de programação linear inteira. As novas instruções utilizam 16 bits para serem codificadas e são facilmente traduzidas para suas correspondentes no conjunto de instruções original em tempo de execução, tornando possível posicionar um descompressor antes do estágio de decode de um processador SPARC e usar o restante do pipeline de forma transparente. O descompressor foi projetado e integrado no processador Leon 3 (SPARCv8) e ocasionou um acréscimo de 24% na área e nenhuma penalização na freqüência. Apenas um montador foi implementado para a extensão SPARC16. O descompressor foi validado através de programas que exercitam todas as instruções SPARC16 escritos diretamente em linguagem de montagem. As razões de compressão dos programas dos benchmarks Mediabench e Mibench foram obtidas inferindo como código SPARCv8 seria representado com instruções SPARC16. Através desse método, razões de compressão de até 58% foram atingidas (para o programa cjpeg) com uma média de 61.27% para os programas do Mediabench e 60.77% para os programas do Mibench. Utilizando a mesma abordagem, uma avaliação da mudança trazida pelo uso de SPARC16 nos padrões de acesso à cachê de instruções foi feita e mostrou reduções no número de misses até superiores a 50%Abstract: RISC processors can be used to face the ever increasing demand for performance required by embedded systems. Nevertheless, these architectures have as drawback a poor code density. Alternate encodings for instruction sets, such as MIPS16 and Thumb, represent an effective approach to deal with this problem. This work proposes an alternate encoding for the SPARCv8 architecture. The new encoding, called SPARC16, was designed with the aid of an integer linear programming model. The new instructions are 16-bits wide and are easily translated to its 32-bit counterparts during execution time, making it possible to place a decompressor engine before the decode stage of a SPARC processor and use the remaining of the pipeline transparently. The decompressor engine was designed and integrated into the Leon 3 processor (SPARCv8) and caused an increase of 24% in area and no timing overhead. Only an assembler was implemented for the SPARC16 extension. The decompressor engine was validated using programs that cover all the SPARC16 instructions written directly in assembly language. The compression ratios for the programs belonging to the Mediabench and Mibench benchmarks were obtained inferring how SPARCv8 code would be represented with SPARC16 instructions. Through this method, compression ratios as low as 58% were achieved (for the cjpeg program) with an average of 61.27% for the Mediabench programs and 60.77% for the Mibench programs. Using the same approach, an evaluation of the change brought by the use of SPARC16 in the instruction cache access patterns was performed and showed reductions in the number of misses even greater than 50%MestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computação[s.n.]Azevedo, Rodolfo Jardim de, 1974-Centoducatte, Paulo Cesar, 1957-Azevedo, Rodolfo Jardim de, 1974-Frohlich, Antônio Augusto MedeirosCortês, Mario LúcioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASEcco, Leonardo Luiz2010info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf116 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1613716ECCO, Leonardo Luiz. SPARC16: uma nova visão de compressão para processadores SPARC. 2010. 116 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1613716. 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