HW-SW components for parallel embedded computing on Noc-based MPSoCs
Recentment, en el camp del sistemes encastats, estem assistint al creixement de sistemes Multi-Processor System-on-Chip (MPSoC). El paradigma de Network-on-chip (NoC) s'ha proposat una solució viable, eficient, escalable, predictible i flexible per connectar components dins un xip, o inclús sis...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/5779 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-1222110-163429 http://hdl.handle.net/10803/5779 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Parallel programming models NOC-Based MPSoCs Quality of service Tecnologies 621 |
| Sumario: | Recentment, en el camp del sistemes encastats, estem assistint al creixement de sistemes Multi-Processor System-on-Chip (MPSoC). El paradigma de Network-on-chip (NoC) s'ha proposat una solució viable, eficient, escalable, predictible i flexible per connectar components dins un xip, o inclús sistemes complets basats en busos dins al xip amb la finalitat de crear sistemes altament complexos. Així, el paradigma de computació encastada d'altres prestacions està arribant a través d'integrar hardware altament paral·lel amb llibreries software per obtenir una màxima integració a nivell de plataforma utilitzant de components prèviament dissenyats (IP cores), en la forma de arquitectures NoC-based MPSoCs. No obstant, quan el nombre de components augmenta hi ha diversos desafiaments i problemes a resoldre. <br/>El primer repte és el disseny d'una xarxa d'interconnexió que proporcioni qualitat de servei assegurant un cert ample de banda i latència entre cada bloc del sistema, amb el mínim area i consum possible. Ja que l'espai de disseny en arquitectures NoCs és enorme, s'han de desenvolupar entorns de simulació, i verificació per explorar validar i optimitzar múltiples NoC arquitectures. <br/>El segon objectiu, que és actualment un forat de recerca, és proveir models de programació paral·lela flexibles i eficients sobre les arquitectures NoC-based MPSoCs. Així, és obligatori l'ús de llibreries software lleugeres capaces d'explotar la capacitats del hardware present a la plataforma d'execució. Fent servir aquestes llibreries software permetrà els programadors reutilitzar i programar de manera fàcil aplicacions paral·leles dins un xip. <br/>Finalment, per obtenir un sistema eficient, un punt clau és el disseny de les interfícies HW-SW apropiades. Aquest fet és crucial in multi processadors heterogenis on els paradigmes de programació paral·lela and middleware han d'abstreure els recursos de comunicació durant l'especificació d'aplicacions software. <br/>El principal objectiu d'aquesta tesis és enriquir les emergents arquitectures NoC-based MPSoC explorant i fent contribucions de caire científic afrontant els nous reptes apareguts aquest últims anys. Aquesta tesis es focalitza en els següents temes: <br/>Descripció of un entorn experimental anomenat NoCMaker per realitzar exploració arquitectural de sistemes NoC-based MPSoC, permetent alhora una validació i prototipatge ràpid. <br/>Extensió de les interfícies de xarxa per controlar tràfic heterogeni de diferents estàndards (AMBA AHB, OCP-IP) amb la finalitat de reutilitzar i comunicar de manera transparent múltiple IP cores des del punt de vista de l'usuari. <br/>Proporcionar qualitat de servei en temps d'execució a traves de components hardware a la NoC, i de rutines middleware en software. <br/>Exploració de les interfícies HW-SW i la compartició de recursos quan una unitat de punt flotant es connecta com a coprocessador a un sistema NoC-based MPSoC. <br/>Migració de paradigmes de programació paral·lela, com memòria compartida i pas de missatges en arquitectures NoC-based MPSoCs. En aquesta tesis presentem el desenvolupament d'un model de programació paral·lela basat en pas de missatges (MPI), anomenat on-chip MPI. Això permet el disseny de programes paral·leles distribuïts a nivell de tasca o funció fent servir la programació paral·lela explicita amb els mètodes de sincronia entre els elements integrats en el xip. <br/>Proporcionant qualitat de servei en temps d'execució a sobre d'una llibreria OpenMP dissenyada per sistemes de memòria compartida amb la finalitat d'accelerar o balancejar aplicacions critiques i fils d'execució durant la seva execució. <br/>Tots els reptes explorats durant aquesta tesi doctoral estan formalitzats en una metodologia hardware-software centrada en la infraestructura de comunicació de la plataforma. Així, el resultat d'aquest treball d'investigació serà una plataforma cluster-on-chip per una computació paral·lela encastada d'altes prestacions, on els components hardware and software poden ser reutilitzats a diverses nivells d'abstracció. |
|---|