Source-to-source transformation based methodology for graph-parallel FPGA accelerators
Kaynaktan kaynağa dönüşüme dayalı paralel çizge FPGA hızlandırıcıları yöntemi
- Tez No: 574508
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Kurtuluş (Tatavla) semti kentsel koruma projesi
Urban conservation project for Kurtuluş (Tatavla) district
ÇAĞLASU ARTUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAKİNE YILDIZ SALMAN
- Şanlıurfa hava kirliliğinin Chimere modeli ile incelenmesi
Evaluation of air pollution for Sanliurfa with Chimere model
ESRA AYDINÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN TOROS
- 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
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Kaybolan geçmişin izini sürmek: Adapazarı kent tarihi (1923-1980)
Tracing the lost past: Adapazari urban history (1923-1980)
HİLAL EREK İNCE
Doktora
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET MURAT GÜL
- Türk müziği usûl incelemeleri için bir yöntem önerisi
A new methodology for analysis of usûl in Turkish music
KAAN BAŞTEPE
Doktora
Türkçe
2022
Müzikİstanbul Teknik ÜniversitesiMüzikoloji ve Müzik Teorisi Ana Bilim Dalı
PROF. SONGÜL KARAHASANOĞLU