Hardware/software co-design of domain-specific RISC-V processor for graph applications
Çizge uygulamaları için alana özgü RISC-V işlemcisinin donanım/yazılım ortak tasarımı
- Tez No: 733193
- 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: 2022
- 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: 106
Özet
Çizge uygulamaları birçok alanda kullanılmaktadır ancak ağır, düzensiz ve veriye dayalı bellek erişim kalıpları nedeniyle genel amaçlı bilgi işlem sistemlerinde düşük performans göstermektedir. Gerçek hayat çizgelerinin farklı topolojik yapıları da performansı etkiler. Performans sorunlarını azaltmak ve enerji verimliliği sağlamak için birçok donanım hızlandırıcı önerilmiş olsa da, programlanabilirlik ve esneklik yeterince ele alınmamıştır. Bu tez, RISC-V Komut Kümesi Mimarisi'nin (KKM) genişletilmesine dayalı alana özgü bir işlemci tasarımı sunar. Önerilen yaklaşımda, derleyici ve bir yazılım kütüphanesi tarafından desteklenen yeni komutlar kullanılır. Yeni komutların yürütülmesi için mikro mimari tasarım, bir hızlı işlem belleği (HİB), önyükleyici ve tıkanmasız bir önbellek sistemine dayanmaktadır. Özel işlemci, System Verilog HDL kullanılarak gerçekleştirildi ve Xilinx'in Vivado Design Suite kullanılarak simüle edildi. LLVM Derleyici Çatısı, derleyici desteği ve optimizasyonu için kullanıldı. Öte yandan, özel komutları kullanmak için yazılım kütüphanesi, Topla-Uygula-Dağıt (TUD) paradigmasını kullanır. Sistem, iyi bilinen grafik denektaşlarında değerlendirilirken, minimum maliyetle en iyi performansı elde etmek için çeşitli parametreler üzerinde duyarlılık analizi yapıldı. Performans, hem yerli denektaşlarında hem de yazılım kütüphanesinde ölçüldü. Bunun yanında, derleyici desteği performans üzerindeki etkisi açısından değerlendirildi. Düşük maliyetli performans ölçümleri farklı denektaşları için ortalama %10 ile \%49 arasında hızlanma gösterirken, tek çekirdekli mimari %73'e kadar ulaşabilir.
Özet (Çeviri)
Graph applications are employed in many fields but show poor performance on general-purpose computing systems due to heavy, irregular, and data-driven memory access patterns. The diverse topology of real-life graphs also affects the performance. Even though many hardware accelerators have been proposed to mitigate performance issues and provide energy efficiency, programmability and flexibility have not been sufficiently addressed. This thesis presents a domain-specific processor design based on extending the RISC-V Instruction Set Architecture (ISA). The proposed approach uses new instructions supported by the compiler and software library. Micro-architectural design for executing the new instructions is based on a scratchpad-memory (SPM), prefetcher, and a non-blocking cache system. The custom processor is implemented using System Verilog HDL and simulated with Xilinx's Vivado Design Suite. LLVM Compiler Framework is used for compiler support and optimization. The software library for utilizing the custom instructions uses Gather-Apply-Scatter (GAS) paradigm. The system is evaluated on well-known graph benchmarks, while sensitivity analysis is done on various parameters for achieving the best performance with minimal cost. Performance is measured on both native benchmarks and the software library. In addition, compiler support is evaluated for its effect on performance. Cost-efficient performance evaluations show average speedups between 10% and 49% for different benchmarks, while the single-core architecture can achieve up to 73%.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a kernelized correlation filters accelerator on zynq fpga via high-level synthesis of a custom dft block
Özel dft bloğunun yüksek seviye sentezi ile zynq fpga üzerinde bir çekirdek tabanlı korelasyon filtreleri hızlandırıcısının tasarımı ve uygulaması
MUSTAFA YETİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER ÇAVUŞ
- Design aspects of machine learning algorithms for the hardware implementation of advanced driver assistance systems (A/DAS)
Gelişmiş sürücü destek sistemlerinin (A/DAS) donanım uygulaması için makine öğrenimi algoritmalarının tasarım yönleri
GÜNER TATAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH BAYAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN ÇİÇEK
- Dijital işaret işleme ve FIR filtre tasarımı algoritmaları
Digital signal processing and FIR filter design algorithms
METİN KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖRENCİK
- Hardware implementation of a montgomery multiplier based low-power FIPS-compliant random prime number generator
Montgomery çarpıcı tabanlı düşük güçlü FIPS uyumlu rastgele asal sayı üreteci donanım uyarlaması
HALİL İBRAHİM KAYSİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL FAİK BAŞKAYA
- Real-time embedded system modeling by introducing hardware-in-the-loop concept to systemc
Systemc diline döngü içinde donanım kavramının getirilmesi yoluyla gerçek zamanlı gömülü sistemlerin modellenmesi
DOĞAN FENNİBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. ARDA YURDAKUL