Design Space Exploration of heterogeneous SoC Platforms for a Data-Dominant Application
Antoni Portero Trujillo · TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) · 2009
El objetivo principal de esta tesis es obtener un conjunto de implementaciones de un sistema especificado en alto nivel y bajarlo a diferentes plataformas arquitectonicas. Esto ha permitido realizar una comparacion justa que incluye la cadena de diseno, metodologia hacia las diversas plataformas de silicio. Esta comparacion usa cuatro variables para su evaluacion (el tiempo de ejecucion, el area del chip, el consumo de energia y el tiempo de diseno) y produce un mapa de puntos de las diferentes implementaciones optimas de acuerdo con un conjunto de requerimientos de operacion. Se ha construido un completo IP un compresor MPEG-4 Main Profile. Este estandar de video codificacion es un buen ejemplo de referencia, bastante popular en la literatura cientifica y es tambien un ejemplo adecuado de aplicacion basada en flujo de datos. Por tanto, los resultados extraidos de esta tesis pueden ser extendidos a otras aplicaciones basadas en IPs con tratamiento de flujo de datos. He considerado necesario la computacion de imagenes con restricciones de tiempo real. Y por tanto, se deseaba disponer del diseno mas flexible posible para poder mapear las mismas especificaciones en las diferentes plataformas. Para este proposito, se ha elegido SystemC/C++ como lenguaje de descripcion del sistema e idear los diferentes flujos de implementacion para las diferentes arquitecturas y plataformas de silicio. Este poderoso marco de trabajo permite comparar implementaciones de una forma objetiva y razonada. Ya que nuestros resultados vienen de un αnico modelo y los disenos fueron mapeados en la misma tecnologia de silicio (90nm CMOS). El resultado de este trabajo de investigacion es un juego de criterios y un mapa de las soluciones disponibles sobre el espacio de funcionamiento mas bien que una asercion que dice que una solucion αnica es mejor que las otras. Mi intencion ha sido desarrollar tecnicas y formular los metodos que pueden permitir aumentar la productividad en el diseno. Este desarrollo puede ser extendido al nuevo paradigma de intercomunicacion: Aquellos que usan tecnicas DVFS y basadas en NoC para exploraciones e implementaciones MPSoC. Consideramos la contribucion mas significativa es el desarrollo del modelo con el cual se han realizado los diversos experimentos: El compresor MPEG que se ha realizado en SystemC/C++. Se ha realizado de la forma que implementaciones mαltiples son posibles: que van desde una parte grande en HW hasta la que se carga en un VLIW. En el caso de la FPGA y el ASIC, se han realizado dos implementaciones. Hemos obtenido un conjunto de resultados para siete diferentes implementaciones con cuatro diferentes objetivos HW (FPGA, ASIC, DSP y ASIP) con diferentes arquitecturas internas, seleccionadas para obtener puntos optimos. Esto nos da que un incremento en eficiencia del 56 % para velocidad versus 26 % en energia en la solucion FSME (20% para velocidad y 57 % para energia en la solucion FAST). En el caso de los ISPs, las mejoras en el codigo se han realizado de forma que se obtienen implementaciones mejores que las que se conseguirian con una implementacion directa del codigo no solo mejoras en el codigo sino mejoras en las microarquitecturas de silicio que forman el VLIW en el caso del ASIP. Otra contribucion ha sido la realizacion de una NoC a nivel funcional en SystemC.