Geri Dön

FPGA tabanlı sanal işlemci tasarımı ve performans analizi

FPGA based soft-core processor design and performance analysis

  1. Tez No: 533968
  2. Yazar: MUHAMMET ERTUĞRUL ÇAKIR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAKKI GÖKHAN İLK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 65

Özet

Bu çalışmada, FPGA üzerinde düşük güç tüketimi, düşük kaynak kullanımı ve yüksek frekansta işlem yapabilme kabiliyetlerine sahip olan bir sanal işlemci tasarlanması ve tasarlanan işlemcinin performans analizinin yapılması amaçlanmıştır. Tasarlanan sanal işlemcinin, önde gelen FPGA üretici firmalarının tasarlayıp kullanıcıya sunduğu sanal işlemcilerle karşılaştırıldığında performans olarak daha üstün konumda olması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, işlemcilerin iç yapısı ve işlemci mimarileri hakkında detaylı araştırmalar yapılmıştır. Yapılan araştırmalar sonucunda tasarlanacak olan işlemcinin kabiliyetleri belirlenmiş, belirlenen kabiliyetlere bağlı olarak işlemci tasarımının nasıl olacağına karar verilmiştir. Tasarlanan işlemci 8 bit genişliğinde veri yoluna sahiptir. İşlemci 40 adet komut içeren RISC yapıda komut setine ve çok döngülü komut işleme düzenine sahiptir. Harvard hafıza mimarisinde olan işlemci 256 byte veri belleği, 704 byte program belleği ve 16 adet genel amaçlı yazmaç içermektedir. İşlemcinin Vivado geliştirme ortamı kullanılarak davranışsal seviyede tasarımı yapılmış ve simülasyon sonuçları incelenmiştir. Tasarımın gerçeklenmesi amacıyla Arty A7-35T FPGA geliştirme ortamı kullanılmış ve gerçeklenme sonrasında güç tüketimi, kaynak kullanımı ve maksimum çalışma frekansına dair sonuçlar Picoblaze sanal işlemcisi ile karşılaştırmalı olarak ortaya koyulmuştur. Bu sonuçlar incelendiğinde tasarlanan işlemcinin kaynak kullanımı ve güç tüketimi açısından Picoblaze sanal işlemcisine kıyasla daha üstün bir konumda olduğu, maksimum çalışma frekansı açısından ise daha düşük bir performans ortaya koyduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

In this study, it is aimed to design a soft core processor which has low power consumption, low area usage and high frequency processing capability on FPGA and to analyze the performance of the designed processor. The designed soft core processor intented to be superior position compared to the soft core processors designed and manufactered by leading FPGA manufacterers. In this context, detailed research have been made about the structure of the processors and processor architectures. The capabilities of the processor to be designed have been determined as a result of the research and the design of the processor has been decided depending on the determined capabilities. The designed processor has an 8-bit wide bus. The processor has a RISC instruction set with 40 instructions and multi cycle instruction processing architecture . The processor in the Harvard memory architecture contains 256 bytes of data memory, 256 bytes of program memory and 16 general purpose registers. At the behavioral level, the desing of the processor has been made and the simulation results were examined using the Vivado development environment. Arty A7-35T FPGA development environment was used for the realization of the design and the results of power consumption, resource utilization and maximum operating frequency were determined after the implementation. When the results are analyzed, it was seen that the designed processor has a superior position in terms of resource usage and power consumption compared to the Picoblaze virtual processor, and has a lower performance in terms of maximum operating frequency.

Benzer Tezler

  1. Implementation of a packet classifier for a router on FPGA

    Bir ağ yönlendiricisi için FPGA üzerinde paket sınıflandırıcı gerçeklemesi

    OĞUZHAN ÇİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN

  2. Model-based design and implementation of schedulers in ARINC-664 end system as a system on chip

    ARINC-664 uç sisteminde çizelgeleyicilerin model tabanlı tasarımı ve kırmık üstü sistem uygulaması

    MUSTAFA UZUNER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN

    DR. İBRAHİM HÖKELEK

  3. Studies on the design of robust and fully-digital random number generators

    Tamamen sayısal güvenli rastgele sayı üreteci tasarımı üzerine çalışmalar

    BURAK ACAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DR. TUFAN COŞKUN KARALAR

  4. Kablosuz bağlantı ile aktarılan kesintisiz güç kaynağı parametrelerinin gösterge edilmesi

    Displaying uninterruptible power supply parameters transferred by wireless connection

    SÜNDÜZ BEYZA ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM SEFA

  5. Yüksek performanslı bitcoin madenciliği için SHA256 özet algoritmasının eniyilenmesi

    Optimization of SHA256 hash algorithm for high performance bitcoin mining

    ERŞEN BALCISOY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL BIÇAKCI