Geri Dön

Source-to-source transformation based methodology for graph-parallel FPGA accelerators

Kaynaktan kaynağa dönüşüme dayalı paralel çizge FPGA hızlandırıcıları yöntemi

  1. Tez No: 574508
  2. Yazar: CEMİL KAAN AKYOL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 76

Özet

Çizge uygulamaları, yaygın kullanım alanları ve ele aldıkları veri miktarları ile gittikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Biyolojik ve sosyal web çizgeleri, çizge analitik uygulamalarının ve problemlerinin verimli işlenmesinin önemini gösteren bilinen örneklerdir. Bu sorunların verimli bir şekilde ele alınması kolay bir iş değildir. Hesaplamanın dağıtılması ve paralel hale getirilmesi ve donanım hızlandırıcılarının eklenmesi, son on yılda denenen ana yaklaşımlardır. Bununla birlikte, bu yaklaşımlar temel olarak belirli eski algoritmalara odaklanır ve sorunları tamamen çözemeyebilir. Bu nedenle, belirli bir sorunu hedefleyen yeni bir algoritmaya ihtiyaç duyulduğunda, geliştirici, uygulamayı paralelleştirmek ve hızlandırmak için dağıtım, paralelleştirme tekniklerinin ve donanım özelliklerinin üstesinden gelmek zorundadır. Önerilen kaynaktan kaynağa temelli metodolojimiz, düğüm merkezli herhangi bir C++ çizge uygulamasını boruhattı bazlı SystemC modeline çevirerek paralellik ve dağıtımın düşük seviyeli ayrıntılarını bilmeme özgürlüğünü verir. Farklı çizge uygulama türlerini desteklemek için standart dışı uygulama desteği, etkin set fonksiyonu, çoklu boru hattı desteği gibi çeşitli özellikleri uyguladık. Üretilen SystemC modeli, Üst Düzey Sentez (HLS) araçları ile sentezlenebilir; FPGA programlama görüntüsü, yani bitstream oluşturabilir. Hızlandırıcı geliştirme akışımız, yüksek verimli (HT) ve iş verimli (WE) olmak üzere iki farklı uygulama modeli üretebilir. Algoritmalar OpenCL benzerleri ile karşılaştırıldığında, HT ve WE modellerinin yürütme süresi ve verimi bakımından biraz daha iyi performans gösterdiği görülmektedir. WE modeli, yapılan iş ve uygulama süresi açısından OpenCL'den yaklaşık %40 daha iyi performans göstermiştir. Bu nedenle, önerilen kaynaktan kaynağa temelli metodoloji, kullanıcıdan sadece basit bir üst düzey dil tanımı gerektirerek daha verimli donanım tasarımları sağlayabilmektedir.

Özet (Çeviri)

Graph applications are becoming more and more important with their widespread usage and the amounts of data they deal with. Biological and social web graphs are well-known examples which show the importance of efficient processing of the graph analytic applications and problems. Addressing those problems in an efficient manner is not a straightforward task. Distributing and parallelizing the computation, and integrating hardware accelerators are the main approaches that were tried during the last decade. However, these approaches mainly focus on specific legacy algorithms and may not completely solve the problems. Therefore, when there is an emerging need for a non-legacy algorithm targeting a specific problem, the developer has to cope with the adversaries of the distribution, parallelization techniques, and hardware specifications to parallelize and accelerate the application. Our proposed source-to-source based methodology gives the freedom of not knowing the low-level details of parallelization and distribution by translating any vertex-centric C++ graph application into pipelined SystemC model. In order to support different types of graph applications, we have implemented several features like non-standard application support, active set functionality, multi-pipeline support, etc. The generated SystemC model can be synthesized by High-Level Synthesis (HLS) tools to obtain the FPGA programming image, i.e., the bitstream. Our accelerator development flow can generate two different execution models, high-throughput (HT) and work-efficient (WE). Compared to OpenCL counterparts of the algorithms, HT and WE models perform slightly better in terms of execution time and throughput. WE model performed approximately 40% better than OpenCL in terms of work done and execution time. Therefore, the proposed source-to-source based methodology is able to provide more efficient hardware designs by only requiring a simple high-level language description from the user.

Benzer Tezler

  1. Kurtuluş (Tatavla) semti kentsel koruma projesi

    Urban conservation project for Kurtuluş (Tatavla) district

    ÇAĞLASU ARTUÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SAKİNE YILDIZ SALMAN

  2. Şanlıurfa hava kirliliğinin Chimere modeli ile incelenmesi

    Evaluation of air pollution for Sanliurfa with Chimere model

    ESRA AYDINÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN TOROS

  3. Aktif dağıtım şebekelerini asimetrik arızalara karşı korumak için yeni bir tümleşik koruma sistemi tasarımı ve geliştirilmesi

    Design and development of a novel integrated protection system to protect active distribution networks against asymmetrical faults

    FATİH ÖZVEREN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER USTA

  4. Kaybolan geçmişin izini sürmek: Adapazarı kent tarihi (1923-1980)

    Tracing the lost past: Adapazari urban history (1923-1980)

    HİLAL EREK İNCE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET MURAT GÜL

  5. Türk müziği usûl incelemeleri için bir yöntem önerisi

    A new methodology for analysis of usûl in Turkish music

    KAAN BAŞTEPE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Müzikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Müzikoloji ve Müzik Teorisi Ana Bilim Dalı

    PROF. SONGÜL KARAHASANOĞLU