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Previous issue date: 2015-02-12 / CAPES / Nos últimos anos, a indústria tem adotado sistemas embarcados com múltiplos e heterogêneos processadores como uma resposta viável à demanda por mais desempenho e baixa potência consumida. No entanto, programar, depurar, simular e otimizar arquiteturas heterogêneas são atividades complexas, e isso tem forçado as empresas a lidar com diversos novos desafios para aumentar a produtividade de seus projetistas. Um dos desafios proeminentes é disponibilizar métodos para que os projetistas possam eficientemente explorar o espaço de projeto. A exploração do espaço de projeto refere-se ao processo de explorar e avaliar diferentes decisões (opções) de projeto durante o desenvolvimento do sistema. Diversas abordagens têm sido propostas para resolver o problema de exploração, que é composto por duas questões complementares: (i) como representar e avaliar uma alternativa de projeto (modelos), e (ii) como percorrer o espaço de projeto (algoritmos), dado que a exploração exaustiva é usualmente inviável. Apesar da disponibilidade de métodos de exploração, as abordagens atuais possuem diversas restrições, principalmente, em relação ao tempo de avaliação e a exatidão dos modelos adotados para representar sistemas de tempo-real não críticos. Este trabalho apresenta um novo método de exploração do espaço de projeto para sistemas embarcados de tempo-real não críticos. O principal objetivo deste trabalho é prover meios para que o projetista possa escolher uma arquitetura composta por processadores heterogêneos e programáveis para uma dada aplicação de tempo-real não crítica, considerando diversas restrições conflitantes de projeto, como: probabilidades de violação de deadlines e potência consumida. O método adota uma abordagem centrada em simulação estocástica para evitar os problemas relacionados ao tempo de avaliação e exatidão dos métodos existentes. Dentre as contribuições do método proposto, destacam-se: (i) novos modelos de especificação para definir as restrições e os atributos da aplicação/plataforma de hardware, (ii) método automático de mapeamento dos modelos de especificação em modelos formais DEVS (Discrete Event System Specification) para simulação estocástica, (iii) novos algoritmos de exploração multiobjetivo, baseados em algoritmos genéticos, e (iv) uma biblioteca para dar suporte ao desenvolvimento de aplicações que executam em arquiteturas compostas por processadores heterogêneos e programáveis. Diversos experimentos foram conduzidos para demonstrar a viabilidade do método proposto. Os resultados mostram a boa exatidão dos modelos de desempenho desenvolvidos (erro máximo de 5%, em comparação a medições em um sistema real), e a eficiência do método proposto em encontrar soluções de boa qualidade para especificações que os métodos existentes têm dificuldade em explorar. / In the last years, industry has adopted embedded systems with multiple and heterogeneous processors as a viable solution for the ever-increasing demand for higher performance and lower power consumption. However, programming, debugging, simulating, and optimizing heterogeneous architectures are complex tasks, which has forced companies to deal with several new challenges in order to increase their designers’ productivity. One prominent challenge is to provide efficient methods for design space exploration. Design space exploration refers to the activity of exploring and evaluating different design decisions (options) during system development. Several approaches have been proposed to tackle the exploration problem, which is composed of two complimentary issues: (i) how to represent and evaluate a design alternative (models), and (ii) how to traverse the design space (algorithms), given that exhaustive exploration is usually infeasible. Although several methods have been proposed for design space exploration, they have many drawbacks, mainly related to the evaluation time and accuracy of the models adopted to represent soft real-time embedded systems. This work presents a new method for design space exploration of soft real-time embedded systems. The main objective of this work is to provide to the designer means for choosing an optimized architecture for a given application, considering several conflicting design objectives, such as: deadline miss violation probabilities and power consumption. The proposed method adopts an approach centered on stochastic simulation to prevent the problems related to evaluation time and accuracy of current methods. Among the contributions of this work are: (i) new models for specifying application/architecture restrictions and attributes. (ii) automatic method for mapping the specification models into formal DEVS (Discrete Event System Specification) models for stochastic simulation, (iii) new algorithms, based on genetic algorithms theory, for multiobjective exploration, and (iv) a new library for designing applications that execute on multiprocessor heterogeneous architectures. Several experiments have been conducted to demonstrate the viability of the proposed method. Results show the accuracy of the proposed performance models (maximum error of 5%, in comparison with measurements on a real system), and the efficiency of the proposed method in finding good quality solutions for specifications that current methods cannot satisfactorily explore.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/28832 |
| Date | 12 February 2015 |
| Creators | NOGUEIRA, Bruno Costa e Silva |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/8382158780043575, MACIEL, Paulo Romero Martins, SILVA, Ricardo Martins de Abreu |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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