Geri Dön

A novel flexible on-chip switch architecture for reconfigurable hardware accelerators

Yeniden yapılandırılabilir donanım hızlandırıcılar için yeni esnek bir yonga üstü anahtar mimarisi

  1. Tez No: 684334
  2. Yazar: FATİH YAZICI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Bu tez çalışması, heterojen IP çekirdeklerini yüksek hızlarda birbirine bağlamak için tasarlanmış yeni, ölçeklenebilir bir yonga üstü paket anahtar mimarisi olan ReFlex Switch'i önermektedir. ReFlex Switch için bir uygulama alanı, kullanıcılar tarafından talep edilen hızlandırıcıları gerçeklemek için yeniden yapılandırılabilir bölgelere sahip olan FPGA kartlarının bulunduğu donanım hızlandırmalı bulut bilişimdir. Bu bağlamda artan veri hızları, ölçeklenebilirliği korumak için yonga üstü anahtarın hat hızında çalışmasını gerektirir. Hat hızı işleminin ilk gereksinimi, anahtarlama bant genişliğini rekabet eden trafik kaynakları arasında gerektiği gibi tahsis ederken maksimum verim elde etmeye yarayan bir çekişme çözümleyici tasarımıdır. Sınırlı yonga üstü bellek kaynakları ile birlikte ikinci gereksinim, anahtar girişlerinde verimli bir arabellek yönetimidir. Ayrıca FPGA kartları üzerinde gerçeklenen hızlandırıcılar ile uygulamaların hizmet ihtiyaçları da değişmektedir. ReFlex Switch, belirtilen sistem parametrelerine göre esnek bir şekilde konfigüre edilen bir yonga üstü donanım mimarisi ile bu gereksinimleri karşılamaktadır. Bu amaçla bu tez, Hizmet Kalitesi (QoS) desteğine sahip yeni bir çekişme çözümleyici olan Credit ARbiter'ı (CAR) ve bağlı çekirdeklere trafik taleplerine göre arabellek tahsisi için yeni bir arabellek organizasyonu olan ReFlex Buffer Management'ı (ReFBM) önermektedir. ReFlex Switch, Xilinx XC7Z100 SoC FPGA üzerinde 40 Gbps hat hızında, CAR ve ReFBM ile birlikte kaynak kullanımı ve performans karşılaştırması için eski çekişme çözümleyici ve arabellek organizasyonlarıyla da gerçeklenmiştir. Sonuçlar, ReFlex Switch'in farklı bellek parametreleri, çekişme çözümleyicileri ve bellek organizasyonları ile esnek bir şekilde uygulanabildiğini göstermektedir. Ayrıca, CAR ve ReFBM, istenen performans hedeflerine ulaşmakta ve literatürdeki karşılaştırılabilir çalışmalardan daha iyi performans göstermektedir.

Özet (Çeviri)

This thesis work proposes ReFlex Switch, a novel, scalable on-chip packet switch architecture, that is designed to interconnect heterogeneous IP cores at high speeds. One target application for ReFlex switch is hardware accelerated cloud computing where the cloud servers feature FPGA cards with reconfigurable regions to implement accelerators demanded by the users. In this setting, the increasing data rates call for line-speed operation of the on-chip switch to maintain scalability. The first requirement of the line rate operation is a fabric arbiter design to achieve maximal throughput while allocating the switching bandwidth as required among contending traffic sources. The second requirement together with the limited on-chip memory resources is the efficient buffer management at the switch inputs. Furthermore, the service needs of the applications change with the realized accelerators on the FPGA card. ReFlex Switch fulfills these requirements with an on-chip hardware architecture that is flexibly configured according to the specified system parameters. To this end, this thesis proposes Credit ARbiter (CAR), a novel fabric arbiter with Quality of Service (QoS) support and ReFlex Buffer Management (ReFBM) a novel input buffer organization for buffer allocation to the connected cores according to their traffic demand. ReFlex Switch is implemented on Xilinx XC7Z100 SoC FPGA at 40 Gbps line rate, with CAR and ReFBM together with legacy arbiters and buffer organizations for resource use and performance comparison. The evaluations demonstrate that ReFlex switch can be flexibly instantiated with different memory parameters, arbiters and memory organizations. Furthermore, CAR and ReFBM achieve desired performance goals and outperform comparable work in the literature.

Benzer Tezler

  1. Spatio-temporal data plane design for software defined cellular networks (SDcN)

    Yazılım tabanlı hücresel ağlar (YThA) için uzaysal-zamansal veri katmanı tasarımı

    YUSUF ÖZÇEVİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BERK CANBERK

  2. A reconfigurable computing platform for real time embedded applications

    Gerçek zamanlı uygulamalar için yeniden yapılandırılabilinir bilişim platformu

    FATİH SAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    DOÇ. DR. CÜNEYT FEHMİ BAZLAMAÇCI

  3. Flexible microelectromechanical filters for telecommunication electronics

    Haberleşme elektroniği için esnek mikroelektromekanik süzgeçler

    MANSOOR NASEER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ

  4. Micro and nanotextured polymer fibers for open microfluidics

    Mikro ve nanoyapılı fiber tabanlı açık mikroakışkanlar

    MUHAMMAD YUNUSA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Metalurji Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. MEHMET BAYINDIR

  5. Novel wireless RF-biomems implant sensors of metamaterials

    Metamalzeme özgün kablosuz RF-biyomems implant sensörler

    ROHAT MELİK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR