عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی ساختارهای نرم افزاری سیستمهای چند پردازنده ای برای کاربردهای چند رسانه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر-معماری کامپیوتر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1413;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37616
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- محمد علی توتونچیان
- استاد راهنما
- محمود رضا هاشمی
- چکیده
- امروزه از ساختارهای چندپردازنده نهفته درونی به‌عنوان یک بستر برای پیاده‌سازی برنامههای کاربردی چندرسانه‌ای یاد می‌شود. زمان‌بندی فرآیندهای تشکیل‌دهنده و تقسیم منابع میان این فرآیندها، یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی است که طراحان این سیستم‌ها با آن مواجه هستند. از سوی دیگر وجود جریان داده‌ای با ویژگی‌های متغیر و پارامترهای متغیر در اجرای فرآیندها، به‌عنوان دو مشخصه اصلی برنامههای کاربردی چندرسانه‌ای، سبب می‌گردد الگوریتم‌های زمان‌بندی و تقسیم منابع بهینه برای این‌گونه کاربردها بسیار متفاوت و متمایز از الگوریتم‌های متداول زمان‌بندی باشد. در این رساله ساختار بهینه طراحی الگوریتم‌های زمان‌بندی بلادرنگ برای برنامههای کاربردی چندرسانه‌ای در ساختارهای چندپردازنده‌ای معرفی شده‌است. با استفاده از ساختار توصیف‌شده و بر مبنای الگوریتم‌های زمان‌بندی مرسوم ایستا (TDMA) و پویا (EDF) ایده‌های جدیدی برای طراحی الگوریتم‌های زمان‌بندی پویایی با نام‌های D-TDMA و D-EDF معرفی گردیده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌های متنوع انجام‌شده روی کدگشای MPEG-2 بعنوان یک نمونه نشان می‌دهد که ضریب بهره‌وری منابع پردازشی و حافظه‌ای برای اجرای این برنامه‌ی کاربردی در یک ساختار چندپردازنده‌ای با استفاده از الگوریتم‌های یادشده در مقایسه با الگوریتم‌های زمان‌بندی متداول بترتیب تا 30%و 40% افزایش می‌یابد. در این رساله هم‌چنین برای شبیه‌سازی سطح بالای برنامه های کاربردی در ساختارهای چندپردازنده‌ای یک بستر کاری معرفی و طراحی شده‌است. در مقایسه با سایر نرم افزارهای شبیه‌سازی سطح بالای برنامههای کاربردی در ساختارهای چندپردازنده‌ای بستر کاری معرفی‌شده علاوه بر دارا بودن ویژگی‌های خاص و یکتا، از سرعت بالا در شبیه‌سازی نیز برخوردار می‌باشد. هم‌چنین نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی برنامههای کاربردی با استفاده از این بستر نتایجی قابل مقایسه با نرم‌افزارهای شبیه‌سازی سطح پایین را در کسری از زمان آنها ارائه می دهد.
- Abstract
- Abstract Rapid advances of the integrated circuit technology has made it possible to design and implement embedded systems as multiprocessor systems-on-chip (MPSoC). MPSoC enables creation of flexible architectures that can satisfy high performance requirements of the multimedia applications in a cost efficient way. One of the main challenges for mapping a multimedia application onto an MPSoC is to determine the resource sharing scheme in order to maintain the quality of media streams. The main difficulty in this problem arises from the high variability in execution times of stream processing algorithms. The bursty nature of the streams which have to be processed is another source of the problem. In this research, two novel dynamic scheduling ideas based on Time Division Multiple Access (TDMA) resource sharing scheme and Earliest Deadline First (EDF) scheduling algorithm are presented. At the first scheme which is called D-TDMA new processing element slot is allocation to application task regarding of task buffer status and related task resource utilization rate. Simulation results show an improved of more than 40% in resource utilization using proposed algorithms compared to static TDMA. At the second scheme which is called D-EDF, while the processing elements utilization is keeping high, task, increasing the buffer elements utilization also is targeted as the scheduling goal. Simulation results indicate that using the proposed algorithms based on D-EDF idea increase hardware resource utilization compared to the static original EDF algorithm. Simulation results show an improvement of more than 30% in resource utilization using the proposed algorithm compared to traditional EDF.
