FPGA based systems have been heavily used to prototype and test Application Specic Integrated Circuit (ASIC) designs with much lower costs and development time compared to hardwired prototypes. In recentyears, thanks to both the latest technology nodes and a change in the architecture of reconfigurable integrated circuits (from traditional Complex Programmable Logic Device (CPLD) to full-CMOS FPGA), FPGAs have become more popular in embedded systems, both as main computation resources and as hardware accelerators. A new era is beginning for FPGA based systems: the partial run-time reconguration of a FPGA is a feature now available in products already on the market and hardware designers and software developers have to exploit this capability. Previous works show that, when designed properly, a system can improve both its power efficiency and its performance taking advantage of a partial run-time reconfigurable architecture. Unfortunately, taking advantage of run-time reconfigurable hardware is very challenging and there are several problems to face: the reconfiguration overhead is not negligible compared to nowadays CPUs performance,the reconfiguration time is not easily predictable, and the software has to be re-though to work with a time-evolving platform. This thesis project aims to investigate the performance of a modern run-time reconfigurable SoC (a Xilinx Zynq 7020), focusing on the reconfiguration overhead and its predictability, on the achievable speedup, and the trade-off and limits of this kind of platform. Since it is not always obvious when an application (especially a real-time one) is really able to use at its own advantage a partial run-time reconfigurable platform, the data collected during this project could be a valid help for hardware designers that use reconfigurable computing. / FPGA-baserade system har tidigare främst använts för snabb och kostnadseffektiv konstruktion av prototyper vid framtagandet av applikationsspecika integrerade kretsar (ASIC). På senare år har användandet av FPGA:er i inbyggda system för implementation av hårdvaruacceleratorers såväl som huvudsaklig beräkningsenhet ökat. Denna ökning har möjliggjorts mycket tack vare den utveckling som har skett av rekonfigurerbara integrerade kretsar: från de mer traditionella Complex Programmable Logic Devices (CPLD) till helt CMOS-baserade FPGA:er. Nu inleds en ny era för FPGA-baserade system tack vare möjligheten att under körning rekonfigurera delar av FPGA:n genom så kallad partial run-time reconguration(RTR) - en teknik som redan idag finns tillgänglig i produkter på marknaden. Tidigare forskning visar att användandet av en RTR-baserad hårdvaruarkitektur kan ha en positiv effekt med avseende på prestanda såväl som strömförbrukning. Att använda RTR-baserad hårdvara innebär dock flera utmaningar: En ej försumbar rekonfigurationstid måste tas i beaktning, så även den icke-deterministiska exekveringstiden som en rekonfiguration kan innebära. Vidare måste anpassningar av mjukvaran göras för att fungera med en hårdvaruplattform som förändras över tid. Denna uppsats syftar till att undersöka prestandan hos ett modernt RTRbaserat SoC (Xilinx Zynq 7020) med fokus på rekonfigurationstider och dess förutsägbarhet, prestanda ökning, begränsningar samt nödvändiga kompromisser som denna arkitektur innebär. Huruvida en applikation kan dra nytta av en RTR-baserad arkitektur eller inte kan vara svårt att avgöra. Den insamlade datan som presenteras i denna rapport kan dock fungera som stöd för hårdvarukonstruktörer som önskar använda en RTR-baserad plattform.

<p>Examensarbetet handlar om en jämförelsestudie av beräkningseffektivitet med avseende på energi- och tidsförbrukning mellan grafikkort och processorer i persondatorer och PlayStation 3.</p><p>Problemet studeras för att göra allmänheten uppmärksam på att det går att lösa en del av energiproblematiken med beräkningar genom att öka energieffektiviteten av beräkningsenheterna.</p><p>Undersökningen har genomförts på ett explorativt sätt och studerar förhållandet mellan processorer, grafikkort och vilken som presterar bäst i vilket sammanhang. Prestandatest genomförs med molekylberäkningsprogrammet F@H och med filkomprimeringsprogrammet WinRAR. Testerna utförs på MultiCore- och SingleCorePCs och PS3s av olika karaktär. I vissa test mäts effektförbrukning för att kunna räkna ut hur energieffektiva vissa system är.</p><p>Resultatet visar tydligt hur den genomsnittliga effektförbrukningen och energieffektiviteten för olika testsystem skiljer sig vid belastning, viloläge och olika typer beräkningar.</p> / <p>The thesis is a comparative study of computational efficiency in terms of energy and time consumption of graphics cards and processors in personal computers and Playstation3’s.</p><p>The problem is studied in order to make the public aware that it is possible to solve some of the energy problems with computations by increasing energy efficiency of the computational units.</p><p>The audit was conducted in an exploratory way, studying the relationship between the processors, graphics cards and which one performs best in which context. Performance tests are carried out by the molecule calculating F@H-program and the file compression program WinRAR. Tests performed on MultiCore and SingleCore PC’s and PS3’s with different characteristics. In some tests power consumption is measured in order to figure out how energy-efficient certain systems are.</p><p>The results clearly show how the average power consumption and energy efficiency for various test systems at differ at load, sleep and various calculations.</p><p> </p>

Examensarbetet handlar om en jämförelsestudie av beräkningseffektivitet med avseende på energi- och tidsförbrukning mellan grafikkort och processorer i persondatorer och PlayStation 3. Problemet studeras för att göra allmänheten uppmärksam på att det går att lösa en del av energiproblematiken med beräkningar genom att öka energieffektiviteten av beräkningsenheterna. Undersökningen har genomförts på ett explorativt sätt och studerar förhållandet mellan processorer, grafikkort och vilken som presterar bäst i vilket sammanhang. Prestandatest genomförs med molekylberäkningsprogrammet F@H och med filkomprimeringsprogrammet WinRAR. Testerna utförs på MultiCore- och SingleCorePCs och PS3s av olika karaktär. I vissa test mäts effektförbrukning för att kunna räkna ut hur energieffektiva vissa system är. Resultatet visar tydligt hur den genomsnittliga effektförbrukningen och energieffektiviteten för olika testsystem skiljer sig vid belastning, viloläge och olika typer beräkningar. / The thesis is a comparative study of computational efficiency in terms of energy and time consumption of graphics cards and processors in personal computers and Playstation3’s. The problem is studied in order to make the public aware that it is possible to solve some of the energy problems with computations by increasing energy efficiency of the computational units. The audit was conducted in an exploratory way, studying the relationship between the processors, graphics cards and which one performs best in which context. Performance tests are carried out by the molecule calculating F@H-program and the file compression program WinRAR. Tests performed on MultiCore and SingleCore PC’s and PS3’s with different characteristics. In some tests power consumption is measured in order to figure out how energy-efficient certain systems are. The results clearly show how the average power consumption and energy efficiency for various test systems at differ at load, sleep and various calculations.