With commercial processor design tools, a designer can quickly design a C-
programmable ASIP for a specific application domain. There are several such
ASIPs available for both wireless (UWB baseband processing), encryption, and
biomedical processing (particularly for ECG beat detection). In traditional CPUs
and DSPs the impact of the instruction-set definition and the complexity of the
instruction decoder can be substantial, especially in terms of power consumption.
Fully orthogonal VLIW processors, do not incur the cost of an instruction decoder
that severely. Instead the instruction word becomes very large, thereby shifting
the (power-)cost to the program memory or instruction cache. For the purposes
of this thesis a SIMD processor is developed and is compared to a soft-SIMD to
observe its area, performance and energy efficiency for a bioimaging benchmark
and how the processor description in the ASIP language nML, defines the
generated HDL. This SIMD processor is turned into orthogonal and using iterative
experiments it is investigated, what is the impact on power while manipulating the
instruction-set architecture in combination with the program memory size. It is
also investigated how instruction-set re-configuration can be exploited to improve
power efficiency. Using this investigation guidelines for low-power ASIP design
can be produced. / Με τη σύγχρονη τεχνολογία σχεδιασμού επεξεργαστών, ο σχεδιαστής μπορεί με
ευκολία να σχεδιάσει ένα προγραμματιζόμενο Επεξεργαστή Συνόλου Εντολών
Ειδικού Σκοπού (ASIP - Application-Specific Instruction-set Processor) για
ένα συγκεκριμένο εύρος εφαρμογών. Υπάρχουν διάφοροι τέτοιοι επεξεργαστές
διαθέσιμοι για ασύρματες εφαρμογές, κρυπτογράφηση και βιοϊατρικές εφαρμογές
(π.χ. στον αλγόριθμο εντοπισμού χτύπου ηλεκτροκαρδιογραφήματος). Στους
παραδοσιακούς επεξεργαστές και επεξεργαστές σήματος (DSP - Digital Signal
Processor) ο ορισμός του συνόλου εντολών και η πολυπλοκότητα έχουν μεγάλη
επίδραση, ειδικά στην κατανάλωση ισχύος. Μία πιθανή λύση σε αυτό το πρόβλημα
είναι οι ορθογώνιοι επεξεργαστές μεγάλου μεγέθους λέξης εντολής (VLIW - Very
Large Instruction Word).
Με τον όρο ορθογώνιο επεξεργαστή, ορίζεται ένας επεξεργαστής οριζόντιου
σύνολου εντολών, άρα ένας επεξεργαστής στον οποίο μπορεί να υπάρξει
κάθε διαθέσιμος συνδυασμός μεταξύ των διαθέσιμων εντολών και των μεθόδων
διευθυνσιοδότησης για πρόσβαση στη μνήμη και το αρχείο καταχωρητών. Οι
ορθογώνιοι επεξεργαστές δεν επιβαρύνουν τόσο τον αποκωδικοποιητή εντολών. Αντί
αυτού το μέγεθος της λέξης της εντολής γίνεται πολύ μεγάλο, και έτσι μετατίθεται
το ενεργειακό κόστος στην μνήμη εντολών προγράμματος (program memory )ή την
κρυφή μνήμη εντολών προγράμματος (instruction cache).
Για τους σκοπούς αυτής της διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκε ένας
επεξεργαστής SIMD, ο οποίος συγκρίνεται με έναν soft-SIMD για να μελετηθούν
η απαιτούμενη περιοχή στο ενσωματωμένο, επιδόσεις και κατανάλωση ενέργειας
για μία βιοϊατρική εφαρμογή, καθώς και το πως η περιγραφή ενός επεξεργαστή
στη γλώσσα περιγραφής επεξεργαστών ASIP nML ορίζει την παραγούμενη γλώσσα
περιγραφής υλικού (HDL - Hardware Description Language). Ο επεξεργαστής αυτός
μετατρέπεται σε ορθογώνιο, και με τη χρήση επαναληπτικών πειραμάτων μελετάται η
επίδραση στην κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια αλλαγών στην αρχιτεκτονική
του συνόλου εντολών και του μεγέθους της μνήμης εντολών προγράμματος. Ακόμη
μελετάται πως μπορεί να εκμεταλλευτεί ο σχεδιαστής την αναδιάρθρωση του συνόλου
εντολών για να βελτιώσει την κατανάλωση ενέργειας.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/6295 |
| Date | 04 September 2013 |
| Creators | Κάργας, Χρήστος |
| Contributors | Γκούτης, Κωνσταντίνος, Kargas, Christos, Γκούτης, Κωνσταντίνος, Νικολός, Δημήτριος, Θεοδωρίδης, Γεώργιος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | English |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 12 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0021 seconds