Egyszerű processzorok aszinkron tömbje - Asynchronous array of simple processors
A aszinkron tömb egyszerű processzorok ( ASAP ) architektúra tartalmaz egy 2-D tömb csökkentett komplexitás programozható processzorral, kis -jegyzetblokk memóriák kötve egy újrakonfigurálható mesh hálózat . Az AsAP-t a Kaliforniai Egyetem (Davis ) VLSI Számítási Laboratóriumának (VLSI Computation Laboratory, VCL) kutatói fejlesztették ki , és nagy teljesítményt és energiahatékonyságot érnek el, viszonylag kis áramkörterületet használva.
Az AsAP processzorok jól alkalmazhatók a jövőbeni gyártási technológiákban, és globálisan aszinkron lokálisan szinkron (GALS) módon vannak ütemezve. Az egyes oszcillátorok teljesen leállnak (csak szivárgás esetén) 9 ciklusban, amikor nincs munka, és a munka rendelkezésre állása után kevesebb, mint egy ciklus alatt indítsák újra teljes sebességgel. A chip nem igényel kristályoszcillátorokat , fáziszárt hurkokat , késleltetetten zárt hurkokat , globális órajelet , vagy bármilyen globális frekvenciát vagy fázishoz kapcsolódó jelet.
A többprocesszoros architektúra hatékonyan használja a feladatszintű párhuzamosságot számos komplex DSP- alkalmazásban, és számos nagy feladatot is hatékonyan kiszámít finomszemcsés párhuzamossággal.
Főbb jellemzők
Az AsAP számos újdonságot használ, amelyek közül négy a következő:
- Chip multi-processzor (CMP) architektúra, amelynek célja a nagy teljesítmény és az alacsony energiafogyasztás elérése sok DSP alkalmazás számára.
- Kis memóriák és egyszerű processzor minden processzorban a magas energiahatékonyság elérése érdekében.
- A globálisan aszinkron lokálisan szinkron (GALS) órajel egyszerűsíti az óra kialakítását , nagymértékben megkönnyíti a skálázhatóságot, és felhasználható az energiaeloszlás további csökkentésére .
- A processzorok közötti kommunikációt a legközelebbi szomszédos hálózat végzi, hogy elkerülje a hosszú globális vezetékeket, és növelje a skálázhatóságot nagy tömbökig és fejlett gyártási technológiákban. Minden processzor bármely két szomszédtól fogadhat adatokat, és adatokat küldhet négy szomszédjának bármely kombinációjához.
AsAP 1 chip: 36 processzor
A 36 (6x6) programozható processzort tartalmazó chipet 2005 májusában ragasztották ki 0,18 μm CMOS-ban egy szintetizált szabványos cellatechnológia alkalmazásával, és teljesen működőképes. A chip processzorai 520 MHz-től 540 MHz-ig terjedő órajelen működnek 1,8 V-on, és mindegyik processzor átlagosan 32 mW-ot szór le, miközben 475 MHz-en hajtja végre az alkalmazásokat.
A legtöbb processzor 600 MHz-nél nagyobb, 2,0 V feszültséggel működik, ami az AsAP-ot a legismertebb (programozható vagy nem programozható) órajellel gyártott processzorok közé sorolja; ez a második legmagasabb a publikált kutatási cikkekben.
0,9 V feszültség mellett az átlagos processzorenkénti alkalmazási teljesítmény 2,4 mW 116 MHz-en. Minden processzor csak 0,66 mm²-t foglal el.
AsAP 2 chip: 167 processzor
A második generációs, 65 nm-es CMOS kialakítás 167 processzort tartalmaz dedikált gyors Fourier transzformációval (FFT), Viterbi dekódert és video mozgásbecslő processzorokat; 16 KB megosztott emlékek; és a nagy távolságú processzorok közötti összekapcsolás. A programozható processzorok egyedileg és dinamikusan módosíthatják tápfeszültségüket és órafrekvenciájukat . A chip teljesen működőképes. A processzorok 1,2 GHz-ig működnek 1,3 V-on, amelyről úgy gondolják, hogy ez a legmagasabb órajellel gyártott processzor, amelyet bármely egyetemen terveztek. 1,2 V feszültség mellett 100% aktív állapotban 1,07 GHz és 47 mW frekvencián üzemelnek. 0,675 V feszültség mellett 66 MHz-en és 608 μW-on működnek, ha 100% -ban aktívak. Ez a működési pont 1 billió MAC vagy aritmetikai logikai egység (ALU) op / sec-ot tesz lehetővé csak 9,2 wattos teljesítményveszteséggel. A MIMD architektúrája és a finomszemcsés óraoszcillátor leállása miatt ez a műveletenkénti energiahatékonyság szinte teljesen állandó a nagyon változó munkaterhelések mellett, ami sok architektúránál nem így van.
Alkalmazások
Sok DSP és általános feladat kódolása az AsAP számára befejeződött. A hozzárendelt feladatok közé tartoznak: szűrők, konvolúciós kódolók , interleaverek, válogatás, négyzetgyök, CORDIC sin / cos / arcsin / arccos, mátrixszorzás , pszeudo véletlenszám-generátorok, gyors Fourier-transzformációk (FFT), amelyek hossza 32–1024, teljes k = 7 Viterbi dekóder , JPEG kódoló, egy komplett, teljesen kompatibilis alapsávú processzor az IEEE 802.11a / g vezeték nélküli LAN adó és vevő számára, valamint egy teljes CAVLC tömörítési blokk egy H.264 kódolóhoz . Blokkolja a csatlakozást közvetlenül, a szükséges módosítások nélkül. A teljesítmény, az áteresztőképesség és a terület jellemzően sokszor jobb, mint a meglévő programozható DSP processzorok.
Az architektúra lehetővé teszi a programozás és a processzorok közötti időzítés tiszta elkülönítését, amelyet teljes egészében hardver kezel. Egy nemrég elkészült C fordító és automatikus leképező eszköz tovább egyszerűsíti a programozást.
Lásd még
Hivatkozások
- Truong, Dean; Wayne H. Cheng; Tinoosh Mohsenin; Zhiyi Yu; Anthony T. Jacobson; Gouri Landge; Michael J. Meeuwsen; Anh T. Tran; Zhibin Xiao; Eric W. Munka; Jeremy W. Webb; V. Mejia Pál; Bevan M. Baas (2009. április). "167 processzoros számítási platform 65 nm-es CMOS-ban" . IEEE szilárdtest-áramkörök folyóirata . 44. (4) bekezdése. Archiválva az eredetiből , 2015-06-21.
- Truong, Dean; Cseng, Wayne; Mohsenin, Tinoosh; Yu, Zhiyi; Jacobson, Toney; Landge, Gouri; Meeuwsen, Michael; Watnik, Christine; Mejia, Paul; Tran, Anh; Webb, Jeremy; Munka, Eric; Xiao, Zhibin; Baas, Bevan M. (2008. június). "167 processzoros 65 nm-es számítási platform processzoronkénti dinamikus tápfeszültséggel és dinamikus órafrekvencia-méretezéssel" . In Proceedings of the IEEE Symposium on VLSI Circuits, 2008 . Honolulu, HI. 22–23. Archivált eredeti on 2014/12/25.
- Baas, Bevan; Yu, Zhiyi; Meeuwsen, Michael; Sattari, Omar; Apperson, Ryan; Munka, Eric; Webb, Jeremy; Lai, Michael; Mohsenin, Tinoosh; Truong, Dean; Cheung, Jason (2007. március – április). "AsAP: Finomszemcsés, sok magú platform DSP alkalmazásokhoz" . IEEE Micro . 27. (2) bekezdése. Archivált eredeti on 2015/06/25.
- Baas, Bevan; Yu, Zhiyi; Meeuwsen, Michael; Sattari, Omar; Apperson, Ryan; Munka, Eric; Webb, Jeremy; Lai, Michael; Gurman, Daniel; Csen, Csí; Cheung, Jason; Truong, Dean; Mohsenin, Tinoosh (2006. augusztus). "Hardver és az AsAP alkalmazásai: Egyszerű processzorok aszinkron tömbje" . In Proceedings of the IEEE HotChips Symposium on High Performance Chips, (HotChips 2006) . Stanford. Archivált eredeti on 2014/02/28 . Letöltve 2007-09-27 .
- Yu, Zhiyi; Meeuwsen, Michael; Apperson, Ryan; Sattari, Omar; Lai, Michael; Webb, Jeremy; Munka, Eric; Mohsenin, Tinoosh; Singh, Mandeep; Baas, Bevan M. (2006. február). Msgstr "Egyszerű processzorok aszinkron tömbje a DSP alkalmazásokhoz" . Az IEEE Nemzetközi Szilárdtest áramkörök konferenciájának anyagában (ISSCC '06) . San Francisco, Kalifornia pp. 428-429, 663. archivált eredeti on 2014/12/25.
