عنوان پایان‌نامه
طراحی وپیاده سازی یک معماری سلولی مقیاس پذیر بر اساس NOC
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر-معماری کامپیوتر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1535;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40470;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1535
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- شروین وکیلی
- استاد راهنما
- سیامک محمدی
- چکیده
- ایده بهره گیری از چند پردازنده بر روی یک تراشه یا به کارگیری معماری های چندپردازنده ای از عمده ترین گرایشات جهت طراحی سیستمهای محاسباتی با کارایی بالا به شمار می رود. اما توسعه نرم افزاری و سخت افزاری این گونه سیستم ها با چالش هایی اساسی مواجه است این پایان نامه به ارائه یک سیستم چندپردازنده ای هم ریخت با معماری ابتکاری و قابلیت های ویژه می پردازد که هدف آن، معرفی ایده های نوین طراحی سخت افزار جهت حل برخی چالش های پیش روی توسعه این نوع سیستم ها است. مهمترین ایده به کار گرفته شده، استفاده از یک هسته سخت افزاری برای انجام الگوریتم های تکاملی در معماری سیستم ارائه شده، است. این هسته سخت افزاری وظیفه انجام دو عملیات حیاتی برای تحقق اجرای موازی و هم زمان برنامه ها را بر عهده دارد. این دو عملیات عبارتند از: تفکیک برنامه به مجموعه های از وظایف کوچکتر و تقسیم این وظایف بین پردازنده ها جهت اجرا. لازم به ذکر است، عمده ترین چالش در توسعه محیط های چندپردازنده ای، نیاز به نرم افزارهای هم زمان به جای نرم افزارهای ترتیبی سنتی است که برای سیستم های تک پردازنده ای تولید شده اند. مهمترین قابلیت و نوآوری سیستم معرفی شده در این پایان نامه، عدم نیاز آن به نرم افزارهای هم زمان است چرا که عملیات موازی سازی برنامه ها در آن، توسط هسته الگوریتم های تکاملی و در زمان اجرا صورت می گیرد. بنابراین، این سیستم توانایی اجرای موازی نرم افزارهای ترتیبی متداول با بهره گیری از همه پردازنده های موجود را دارد و همه مسائل مربوط به اجرای هم زمان از دید بخش توسعه نرم افزار مخفی است. به دلیل بهره گیری این سیستم از استراتژی های تکاملی، نام سیستم چندپردازنده ای تکاملی (EvoMP) برای آن انتخاب شده است. ویژگی دیگر EvoMP، قابلیت تطبیق پذیری آن با شرایط اجرا است که دستیابی به قابلیت هایی همچون تحمل پذیری خرابی کم هزینه را امکان پذیر می سازد. این پایان نامه به معرفی روش عملیاتی، مزایا و محدودیت ها و جزئیات معماری سخت افزاری سیستم EvoMP می پردازد. در پایان نیز، نتایج شبیه سازی اجرای چند کاربرد نمونه و همچنین سنتز این سیستم ارائه می شود
- Abstract
- The idea of exploiting multi-processors on a chip is one of the main emerging trends for designing high performance computational systems. However, this trend faces some major challenges in hardware and software developments. This thesis presents a novel MPSoC system, which tries to overcome some of these challenges using new architectural techniques. The main novelty of this system is utilization of a hardware evolutionary core in its architecture in order to perform two necessary activities for concurrent execution, at run-time. These activities include decomposition of the program into tasks and scheduling them among cooperative processors in the system. These two activities are necessary for concurrent software generation and the proposed architecture performs both of them at run-time. Hence, parallel programming or compile-time parallelization is not required in this system and single processor sequential codes can be directly and efficiently executed on it. This system utilizes evolutionary algorithms for decomposition and scheduling operations, and therefore is called EvoMP (Evolvable MultiProcessor system). This approach finds an efficient scheme to distribute different segments of the running application among available computational resources. Dynamic adaptability makes EvoMP a flexible system and this flexibility helps it to obtain some beneficial features such as low-cost fault tolerance. Especial architecture is designed and exploited for each processor in order to address inter-processor data dependency problem. EvoMP is homogeneous and utilizes network-on-chip architecture for communications. Genetic and PSO algorithms are used in two different versions of the EvoMP. This thesis describes novel ideas, operational aspects, and architectural details of the EvoMP. It also contains performance evaluation studies including simulation and synthesis results.
