Abbildungsverfahren zur effizienten Implementierung rechenintensiver Algorithmen auf Prozessorarrays
Sebastian Siegel
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Sebastian Siegel, Abbildungsverfahren zur effizienten Implementierung rechenintensiver Algorithmen auf Prozessorarrays (2010), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832597405
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Description / Abstract
In modernen technischen Systemen wird häufig zur Lösung spezieller Algorithmen eine hohe Rechenleistung gefordert. Weiterhin ist ein geringer Energieverbrauch von wachsendem Interesse. Neue eingebettete digitale Systeme werden daher zunehmend mit parallel arbeitenden Recheneinheiten ausgestattet. Eine Form bildet dabei das Prozessorarray, das aus mehreren Prozessorelementen in regelmäßiger Anordung besteht.
In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Abbildungsverfahren zur effizienten Implementierung rechenintensiver Algorithmen auf Prozessorarrays entwickelt. Der Algorithmus und das Prozessorarray bilden die Ausgangsgrößen des Abbildungsverfahrens. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt darin, die durch uniforme Datenabhängigkeiten sowie durch Ein- und Ausgaben des Algorithmus verursachte Kommunikation im Prozessorarray durch einen regelmäßigen Datentransfer zwischen den Prozessorelementen zu realisieren. Da die Ablaufplanung dieses Datentransfers zusammen mit dem Schedule für die Operationen einer Iteration in einem Optimierungsproblem gelöst wird, kann der wechselseitige Einfluss beider Abläufe optimal berücksichtigt werden. Bei dieser Optimierung können die Zwischenspeicherzeiten in den Prozessorelementen für Exemplare abhängiger Variablen und für Ein- und Ausgaben minimiert werden, wodurch ein unnötig großer Speicherbedarf in den Prozessorelementen vermieden wird.
In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Abbildungsverfahren zur effizienten Implementierung rechenintensiver Algorithmen auf Prozessorarrays entwickelt. Der Algorithmus und das Prozessorarray bilden die Ausgangsgrößen des Abbildungsverfahrens. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt darin, die durch uniforme Datenabhängigkeiten sowie durch Ein- und Ausgaben des Algorithmus verursachte Kommunikation im Prozessorarray durch einen regelmäßigen Datentransfer zwischen den Prozessorelementen zu realisieren. Da die Ablaufplanung dieses Datentransfers zusammen mit dem Schedule für die Operationen einer Iteration in einem Optimierungsproblem gelöst wird, kann der wechselseitige Einfluss beider Abläufe optimal berücksichtigt werden. Bei dieser Optimierung können die Zwischenspeicherzeiten in den Prozessorelementen für Exemplare abhängiger Variablen und für Ein- und Ausgaben minimiert werden, wodurch ein unnötig großer Speicherbedarf in den Prozessorelementen vermieden wird.
Table of content
- BEGINN
- 1 Einführung
- 1.1 Motivation und Gegenstand der Arbeit
- 1.2 Stand der Forschung
- 1.3 Überblick über die Gliederung der Arbeit
- 2 Ausgangsspezifikationen
- 2.1 Algorithmen
- 2.2 Hardware
- 3 Abbildungsverfahren
- 3.1 Übersicht über das Abbildungsverfahren
- 3.2 Vorverarbeitung
- 3.3 Datenpfadanalyse
- 3.4 Modifizierte Copartitionierung
- 3.5 Kanalbindung
- 3.6 Kommunikation und Schedule im Prozessorarray
- 3.7 Diskussion des Abbildungsverfahrens
- 4 Beispiel
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
- A Anhang