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Type: Dissertação
Title: MPSoC tolerante a falhas para coprocessamento compartilhado de extensão do ISA RISC através de NoCs
Authors: Lima, Pedro Lucas Falcão
Advisor: Silveira, Jarbas Aryel Nunes da
Keywords: RISC-V;ISA;Extensão;Recursos Compartilhados;MPSoC;NoC;Tolerância a falhas
Issue Date: 2020
Citation: LIMA, Pedro Lucas Falcão. MPSoC tolerante a falhas para coprocessamento compartilhado de extensão do ISA RISC através de NoCs. 2020. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Teleinformática, Fortaleza, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: O aumento da integração dos dispositivos habilitou a construção de arquiteturas tipo SoC compostas por diversos processadores, permitindo atender à crescente demanda de funcionalidades requeridas pelas aplicações embarcadas emergentes. Entre essas arquiteturas está o MPSoC , que é composto por um conjunto de processadores contendo um ISA com algumas instruções de alto custo de implementação e com baixa frequência de utilização, acarretando perda de desempenho e subutilização do MPSoC. Neste trabalho é proposto um MPSoC que possibilita estender o ISA básico da arquitetura RISC-V por meio de recursos compartilhados entre processadores. A estratégia utilizada consiste em executar instruções em módulos especializados distribuídos no sistema quando não houver suporte no datapath do processador. Além disso, foi desenvolvida uma arquitetura tolerante a falhas de indisponibilidade de coprocessadores em diversas posições de erros e para diferentes cargas de erro (2,6 e 8). Para avaliar a metodologia utilizada, foram implementados diversos sistemas que foram avaliados quanto ao consumo de área, dissipação de potência, frequência máxima de operação e número de ciclos para a execução total de aplicações. Após isso, foi implementado um sistema expandido, capaz de receber falhas de diversas formas. A avaliação do sistemas expandido foi realizada em várias métricas (número de ciclos, número de instruções e em dados de síntese). Os resultados experimentais permitiram concluir que a técnica utilizada de compartilhamento de recursos proposta reduziu o tempo de execução das aplicações analisadas em 40% a um baixo custo de hardware. Além de mostrar a viabilidade de expansão da NoC e a utilização de tolerância à falhas nesta arquitetura desenvolvida
Abstract: The increased integration of devices has enabled the construction of SoC type architectures composed of several processors, allowing to meet the growing demand for functionality required by emerging embedded applications. Among these architectures is the MPSoC , which is composed of a set of processors containing an ISA with some instructions of high cost of implementation and rarely used, causing loss of performance and underutilization of the MPSoC. This work proposes an MPSoC that makes possible to extend the basic ISA of the RISC-V architecture through shared resources among processors. The strategy used consists in executing instructions in specialized modules distributed in the system when there is no support in the processor datapath. In addition, a fault-tolerant architecture was developed for the unavailability of coprocessors in several error positions and number of error loads. To evaluate the methodology used, several systems were implemented that were evaluated regarding area consumption, power dissipation, maximum operating frequency and number of cycles for the total execution of applications. After that, an expanded system was implemented, capable of receiving failures in several ways. The evaluation of the expanded system was done in several metrics (number of cycles, number of instructions instructions and in synthesis data). The experimental results allowed us to conclude that the proposed technique of resource sharing allowed us to reduce the execution time of the analyzed applications at a low hardware cost. Besides, it showed the viability of NoC expansion and the use of fault tolerance in this developed architecture
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58128
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