Diseño de una metodología para la interconexión de núcleos en la plataforma heterogénea 66AK2H

Treviño Páez, Julio (2017). Diseño de una metodología para la interconexión de núcleos en la plataforma heterogénea 66AK2H. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Diseño de una metodología para la interconexión de núcleos en la plataforma heterogénea 66AK2H
Author/s:
  • Treviño Páez, Julio
Contributor/s:
  • Chavarrías Lapastora, Miguel
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones
Date: 25 July 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Codificación Interfaces de ordenador
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los nuevos estándares de codificación de video requieren de una elevada potencia de cálculo, lo que obliga a emplear sistemas multinúcleo para su implementación con el fin de solventar las limitaciones de frecuencia de los sistemas monoprocesador. Los sistemas multinúcleo empleados están caracterizados por poseer varios procesadores idénticos, dando lugar a sistemas homogéneos. Sin embargo, durante los últimos años distintos fabricantes han comenzado a comercializar sistemas heterogéneos, es decir, aquellos integrados por núcleos de diferentes arquitecturas. Esto permite aprovechar las diferentes arquitecturas para realizar ciertas tareas de una forma más eficiente, empleando a este tipo de sistemas como aceleradores. En este tipo de plataformas puede resultar ventajoso distribuir bloques funcionales del algoritmo entre los núcleos, empleando como criterio la arquitectura de cada procesador y el desempeño del bloque funcional en dicha arquitectura. Sin embargo, la complejidad de las plataformas heterogéneas y la no estandarización, hace que su programación resulte cada vez más compleja, por lo que el uso de herramientas de programación de alto nivel toma un papel importante. Para el desarrollo de este Proyecto Fin de Grado se ha utilizado la plataforma heterogénea EVMK2H del fabricante Texas Instruments, que cuenta con un System on Chip (SoC) compuesto por 4 procesadores ARM Cortex A-15, 8 Digital Signal Processor (DSPs) y una memoria compartida que permite comunicar ambos grupos de procesadores. En el desarrollo de este Proyecto Fin de Grado se han analizado las Application Programming Interfaces (APIs) propuestas por Texas Instruments para la programación de la EVMK2H llamadas OpenCL y OpenMP. Empleando estas herramientas se han desarrollado una serie de ejemplos que tienen como finalidad estudiar el funcionamiento de la EVMK2H, como de las APIs, de forma que a partir de estas pruebas se pueda elegir una de ellas para diseñar una metodología que permita realizar la paralelización de un código basado en actores, concretamente un descodificador de vídeo High Efficiency Video Coding (HEVC). Finalmente, con la metodología diseñada, se ha desarrollado una adaptación de dos actores del descodificador de vídeo mediante OpenMP, obteniendo buenos resultados que permiten valorar el uso de los aceleradores como núcleos extra. Abstract: The new video coding standards require a high computational power, forcing the use of multicore systems for their implementation, in order to solve the frequency limitations of single core based systems. The multicore systems are usually characterized by having several identical processors, giving rise to homogeneous systems. Nowadays, a new generation of multicore processors are being manufactured: the heterogeneous systems, integrated by multiple cores of different architectures. Thus, allowing to perform certain tasks in a more efficient way thanks to this type of platforms. It is worth noting that the criteria on how to distribute the functional blocks of the algorithms over these kind of multicore platforms may allow to achieve important improvements of the performance, as the different parts of the algorithms could be executed by different architectures profiting the advantages of each one. However, the high complexity involved on the programming of heterogeneous platforms, as well as the non-standardization of the tools, makes the design processes a challenge, where the use of high-level programming tools may be an important role. For this final degree project the heterogeneous EVMK2H platform from Texas Instruments has been used. It is integrated into a System on Chip (SoC) consisting of 4 ARM Cortex A-15 processors, 8 Digital Signal Processor (DSP) and a shared memory, which allows to communicate both sets of processors. During the development of this project the Application Programming Interfaces (APIs) proposed by Texas Instruments for programming the EVMK2H called OpenCL and OpenMP have been studied. Using these tools, it has been developed a series of examples whose purpose is to study how the EVMK2H and such APIs works, allowing to choose one of the APIs mentioned above, and to design a methodology to perform the parallelization of a code based on actors, specifically a HEVC-RVC video decoder. Finally, with the help of the designed methodology and using OpenMP, an adaptation of two actors of the video decoder has been developed, obtaining good results that allow us to evaluate the use of the DSPs architecture of the platform EVMK2H in order to execute the actors who can make the most in the accelerator architecture.

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Item ID: 52463
DC Identifier: http://oa.upm.es/52463/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:52463
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 02 Oct 2018 08:42
Last Modified: 02 Oct 2018 08:47
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