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: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:68246 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/68246 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Programació paral·lela (Informàtica) Processament distribuït de dades Ordinadors immersos, Sistemes d' Tecnologia NoC |
| Resumo: | 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. 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. 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. 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. 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: Descripció of un entorn experimental anomenat NoCMaker per realitzar exploració arquitectural de sistemes NoC-based MPSoC, permetent alhora una validació i prototipatge ràpid. 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. Proporcionar qualitat de servei en temps d'execució a traves de components hardware a la NoC, i de rutines middleware en software. 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. 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. 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. 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. |
|---|