Design and implementation of FPGA-based assembler using content addressable memory (CAM)
İçerik adreslemeli bellek (CAM) kullanılarak FPGA tabanlı assembler tasarımı ve uygulaması
- Tez No: 775621
- Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN PEHLİVAN, DOÇ. DR. HALİT ÖZTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Bir assembler, bir programın işlemci tarafından icra edilebilmesi için makine koduna dönüştürülmesi işlemini sağlayan bir araçtır. Dönüştürme işleminde bellekte yer alan işlemci komut kümesinden yararlanılır. Bundan dolayı programdaki herbir komutun ikili karşılığı komut kümesinde arama işlemi yapılarak elde edilir. Arama işleminde doğrusal, ikili ve karma tabanlı algoritmalar ana türlerdendir. Sistemin toplam verimliliğini artırabilecek ve kritik bir faktör olarak kabul edilebilecek arama işlemini hızlandırmak için iyileştirmeler yapılmaktadır. Literatürde yer alan arama algoritmalarının ortak yönü donanım tabanlıdan ziyade yazılım tabanlı yöntemler kullanmasıdır. Bu tezde, ikili kodun elde edilmesindeki arama işlemini hızlandırmak donanım tabanlı bir yaklaşım getirildi. Önerilen donanım tabanlı yaklaşım, yaygın olarak kullanılan Rastgele Erişim Belleği(RAM)'in yerine İkili İçerik Adreslenebilir Bellek(BiCAM) kullanılması ile gerçekleştirilmiştir. BiCAM, arama işlemini tek bir saat döngüsünde gerçekleştirebilen donanım tabanlı bir paralel bellektir. FPGA tabanlı BZK.SAU assembler, eğitim amaçlı bir assembler olup bu tezde önerilen yaklaşımı değerlendirmek için vaka çalışması olarak seçilmiştir. BZK.SAU Assembler'in dönüşüm işleminde kullandığı komut kümesi için FPGA tabanlı bir BiCAM tasarlanmış ve kullanılmıştır. Önerilen yöntemin etkinliğini ölçmek için, ortak RAM tabanlı arama işlemleriyle bir karşılaştırma sunulmuştur. Zaman karmaşıklığı, sistemin çalışma hızıyla ilgili bilgiler verdiğinden dolayı seçildi. Beklendiği gibi, önerilen BiCAM'nin zaman karmaşıklığı, bellek elemanının boyutu ne olursa olsun tüm durumlarda O(1) olan sabit bir değer olarak bulundu. Diğer RAM tabanlı arama işlemlerinin zaman karmaşıklığı ile karşılaştırıldığında önerilen yöntemin etkinliği göstermektedir. Özetle, bu tez geleneksel bellek yerine BiCAM'ın kullanılması assembler'in ikili koda dönüştürme süresini hızlandıran donanım tabanlı bir yaklaşım getirmektedir.
Özet (Çeviri)
An assembler is a program that converts the assembly language into executable machine code to perform basic processor operations. Where memory plays a crucial role in the conversion process, as it is used to store and retrieve the mnemonic instruction sets required to operate the system. Then, Machine language instructions are extracted from these instructions and delivered to the central processing unit (CPU) or microcontroller to be executed.There are various search algorithms, including linear, binary, and hashing-based algorithms, which are developed to speed up the search operation, which can be a critical factor in increasing the overall efficiency of the system. These algorithms are sharing a point which is they all software-based techniques, not hardware-based ones. In this thesis, we propose a novel approach to enhance search operations by applying a hardware-based modification. The proposed modification involves replacingcommonly used memories like Random-access Memory (RAM) with Binary Content Addressable Memory (BiCAM). BiCAM is a hardware-based parallel memory that can perform the search operation in a single clock cycle. The FPGA-based BZK.SAU assembler which is an assembler designed for educational purposes was chosen as the case study for this thesis, and an FPGA-based BiCAM was designed and used to store its mnemonics instruction sets rather than the used RAM.To verify the efficiency of the proposed method, a comparison with common RAM-based search operations is presented. Time complexity was chosen as the analysis method to examine the results, as we are concerned with the speed of the system. As expected, the time complexity of the proposed BiCAM was found to be a constant value of O(1) under all cases, regardless of the size of the input. In contrast, the time complexity of RAM-based search operations varies. To sum up, this thesis introduces a hardware-based enhancement in the form of BiCAM to be used in assemblers as a storage unit to speed up their conversion process.
Benzer Tezler
- FPGA tabanlı sentezlenebilir işlemci tasarımı
FPGA based soft-core processor design
SELÇUK BAŞAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SONGÜL ALBAYRAK
- Döner kanatlı bir insansız hava aracı için yer kontrol istasyonu tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a ground control station of a rotary wing unmanned aerial vehicle
ZAFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ
- Design and implementation of front-end electronics for an infrared imaging system
Kızılötesi görüntüleme sistemi için dedektör ön elektroniği tasarımı ve testi
ABDULKADİR YELER
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Sahada programlanabilir kapı dizileri ile lojik devre tasarımı
Başlık çevirisi yok
VOLKAN SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. AHMET DERVİŞOĞLU
- Real-time motion control using field programmable gate arrays
Alan programlanabilir kapı dizini kullanılarak gerçek zamanlı hareket denetimi
BARIŞ RAGIP MUTLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. AHMET BUĞRA KOKU
YRD. DOÇ. DR. MELİK DÖLEN