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Previous issue date: 2017-08-24 / Nas ultimas décadas houve um crescimento exponencial no desenvolvimento de sistemas embarcados, que são alocados no mais diversos equipamentos como eletrodomésticos e eletrônicos portáteis. Os sistemas embarcados são compostos por processadores de uso geral ou especıfico, os quais são desenvolvidos para cada sistema, apresentando restrições quanto ao custo de área, consumo de energia e tempo de processamento. Essas restrições dependem da aplicação e das funcionalidades. Dentre vários tipos de metodologias de projeto que buscam atender´ as necessidade de desenvolvimento de processadores para esses equipamentos, destaca-se a metodologia de desenvolvimento ASIP, do inglêsˆ Application Specific Integrated Processor. Os ASIPs são desenvolvidos de forma otimizada para cada aplicação, com um conjunto de instruções, tipos de memoria, quantidade e formas de acesso customizados. No entanto, a otimização do hardware implica em muito esforço para o desenvolvimento do processador. Nesse sentido, e necessário uma plataforma de desenvolvimento automático de ASIPs que analise o programa, as restrições da aplicação, e também forneça suporte a simulação e compilação. Este trabalho tem como objetivo principal elaborar uma ferramenta para o desenvolvimento automático de processadores de aplicação especıfica chamada ASIPAMPIUM, buscando tornar o desenvolvimento de um ASIP fácil e rápido com uma boa relação entre custo de área, consumo de potencia e velocidade de processamento. Para isso, foi proposta uma arquitetura de um processador reconfigurável, chamado PAMPIUM, que e definida como uma arquitetura RISC com 80 instruções, utilizando operações apenas com registradores. Esta arquitetura e utilizada como base para o ASIP, pois ela possui a flexibilidade necessária para se adaptar as características das mais diversas aplicações. A utilização de uma arquitetura base permite que o usuário possa desenvolver ASIPs para as mais variadas aplicações utilizando uma mesma plataforma de desenvolvimento. O processador gerado pelo ASIPAMPIUM e disponível em linguagem de descrição hardware, de forma que possa ser sintetizado para a fabricação de circuitos integrados ou para gravação em FPGA. Para o desenvolvimento do ASIP são utilizadas três versões base do PAMPIUM: monociclo, pipeline e superescalar. Desta forma o processador gerado leva em consideração as principais estatísticas do compilador e do simulador. Para validação a ferramenta ASIPAMPIUM foi utilizada no desenvolvimento de uma FFT e comparadas suas características com outros trabalhos, mostrando uma boa equivalência nos resultados. Também foi desenvolvido um sistema de controle de uma rede de antenas retrodiretivas. Este sistema foi testado e validado em FPGA. Além disso, foi elaborada uma versão do PAMPIUM em silício, denominada PAMPIUM IC, a qual foi prototipada em tecnologia 0 ,18µm da TSMC, testada e validada eletricamente. Estas aplicações demonstram o correto funcionamento da metodologia proposta, gerando hardware de alto desempenho com um curto tempo de desenvolvimento. / In the last years there has been an exponential increase in the development of embedded systems, which are used in the most diverse equipment such as home appliances and portable electronics. Embedded systems are made up of processors of specific or general purpose. Specific processors are developed for each system, with restrictions on area, energy consumption and processing time. These restrictions are depend on the application and the features. Among several types of design methodologies for the development of processors for these equipments, stands out the development methodology for Application Specific Integrated Processors (ASIPs). ASIPs are optimally developed for each application, with a set of instructions, types of memory, quantity and custom access forms. However, the optimization of the hardware implies a lot of effort for the development of the processor. It is also necessary to develop a set of tools, such as compilers and simulators for ASIP. In that sense an automatic ASIP development platform is needed that analyzes the program, the application restrictions, and also provides support for simulation and compilation. This work has as main objective to elaborate a tool for the automatic development of specific application processors called ASIPAMPIUM. This tool seeks to make the development of an ASIP easy and fast, with a good relation between area, power consumption and processing speed. For this, a reconfigurable processor architecture, called PAMPIUM, was proposed, which is defined as a RISC architecture with 80 instructions, using register operations only. This architecture is used as the basis for ASIP, since it has the necessary flexibility to adapt to the characteristics of the most diverse applications. The use of a base architecture allows the user to develop ASIPs for the most varied applications using the same development platform. The processor generated by ASIPAMPIUM is available in hardware description language, so that it can be synthesized for the manufacture of integrated circuits or for FPGA implementation. Three basic versions of PAMPIUM are used: monocycle, pipeline and superscalar. In this way the generated processor takes into account the main compiler and simulator statistics. For validation, the ASIPAMPIUM tool was used in the development of an FFT and compared its characteristics with other works, showing a good equivalence in the results. Also has been developed control system for a retrodirective antennas array. This system has been tested and validated in FPGA. In addition, a version of PAMPIUM in silicon, called PAMPIUM IC, was developed, which was prototyped in TSMC 0 ,18µ technology, tested and validated electrically. These applications demonstrate the correct functioning of the proposed methodology, generating high performance hardware with a short development time.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.1.0.46:riu/2031 |
| Date | 24 August 2017 |
| Creators | Engroff, Alian Moreira |
| Contributors | Girardi, Alessandro Gonçalves |
| Publisher | Universidade Federal do Pampa, Mestrado Acadêmico em Engenharia Elétrica, UNIPAMPA, Brasil, Campus Alegrete |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIPAMPA, instname:Universidade Federal do Pampa, instacron:UNIPAMPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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