AccNoSys: uma arquitetura adaptativa aceleradora com Interconexão baseada em rede em chip

Abstract

A evolução dos processadores tem sido marcada pela crescente demanda por desempenho para atender as aplicações cada vez maiores e mais complexas. Juntamente com essa necessidade de desempenho, a heterogeneidade das aplicações exige também uma grande flexibilidade dos processadores. Os processadores convencionais são capazes de fornecer desempenho ou flexibilidade, mas sempre privilegiando um desses aspectos em detrimento do outro. Arquiteturas adaptativas aceleradoras de granularidade grossa têm sido propostas como uma solução capaz de oferecer, ao mesmo tempo, flexibilidade e desempenho. No entanto, um dos principais desafios desse tipo de arquitetura é o mapeamento de aplicações que é um problema NP-Completo. Dentre os fatores que contribuem para essa complexidade está o modelo de interconexão utilizado, que normalmente, se baseia em crossbar ou algum modelo próximo ao crossbar. Técnicas de exploração de paralelismo, como software pipelining, também são usadas para atingir melhor desempenho. Essas técnicas aumentam ainda mais a complexidade dos algoritmos de mapeamento. Este trabalho apresenta uma arquitetura adaptativa que utiliza um mecanismo de comunicação baseado em envio de pacotes para interconectar unidades funcionais. A arquitetura combinada com o modelo de interconexão é capaz de explorar paralelismo em dois níveis, a saber, ILP (incluindo técnicas de software pipeline) e TLP. O mapeamento das aplicações deve ser efetuado em tempo de compilação utilizando um algoritmo desenvolvido para a arquitetura de complexidade O(1). A arquitetura foi implementada em SystemC e a execução de diversas aplicações foi simulada, explorando tanto ILP quanto TLP. As simulações obtiveram, em média, 41% de ganho de desempenho em comparação com um processador RISC de 8 estágios de pipeline. Os resultados obtidos nas simulações confirmam que é possível explorar o paralelismo inerente das aplicações. Além disso a partir da escolha do modelo de mapeamento (como exploração de threads, ou de paralelismo no nível de instruções, laços, etc) é possível obter diferentes resultados através da adaptação da arquitetura a aplicação.