Yazar
Levent, Vecdi Emre
Basım Tarihi
2018-09
Konu
Donanım IP üretimi, Üst düzey sentez, İç içe ardışık düzen
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
a1f6e94c-883f-4084-9bf8-43b5439a6219
Lokasyon
Bilgisayar Bilimleri Bölümü
Tarih
2018-09
Örnek Metin
Doğası gereği genellikle gerçek zamanlı olan video işleme algoritmalarının donanım uygulaması, gerekli performansı minimum maliyetle elde edebilmemiz için mimari araştırmaya ihtiyaç duyar. Ayrıca uygulanacak video algoritmasının farklı uygulamalarda farklı saniye başına kare ve çözünürlüklerde kullanılması gerekebilmektedir. Bu nedenle genellikle sabit bir tasarım yerine parametreli bir IP bloğu tasarlamamız gerekir. Ayrıca donanım tasarımı sürecinde algoritmanın kendisi kadar algoritma ekibinden beslenen gereksinimler de değişebilmektedir. Bunların bir sonucu olarak, donanım uygulama yinelemelerinin, algoritma geliştirme yinelemeleri kadar hızlı olması gerekmektedir. Bu yalnızca video işleme için donanım tasarımı oluşturmaya yönelik özel olarak tasarlanmış araç ve tekniklerin kullanılmasıyla mümkündür. Bu tezde tartışılan araçlar ve teknikler arasında ana bilgisayar yazılımı, FPGA arayüzü IP'si, HLS, RTL oluşturma araçları, bir mimari tahmin aracı, akış tabanlı doğrulama yaklaşımı ve mantıksal sentez otomasyonunun yanı sıra mimari kavramlar (örneğin, iç içe işlem hattı) yer almaktadır. Mimari tahmin aracı birçok tasarım ölçütünü tahmin eder. Bu ölçümler alan, verim, gecikme, DRAM kullanımı, arayüz bant genişliği, sıcaklık ve derleme süresidir. Yukarıdaki araç ve teknikleri belirli bir kullanım durumu olan optik akış kapsamında açıklarken, aynı zamanda başka bir kullanım durumu olan görüntü birleştirmenin sonuçlarını da sunuyoruz. Metodolojimizi ve araçlarımızı kullanarak, 2 farklı satıcıdan 3 farklı FPGA üzerinde 11 adede kadar optik akış sürümü ve 3 görüntü birleştirme sürümü tasarlayıp sunabildik. Bu tasarımların (dolayısıyla jeneratörlerin) ilk versiyonu birkaç ay sürdü; ancak sonraki tasarım versiyonlarının her biri birkaç kişiyle birkaç gün sürdü. Yalnızca mimari değiş tokuşun gerekli olduğu durumda, 48 çekirdekli bir sunucu üzerinde tek günde bine yakın tasarım üretip sentezleyebildik. Böylece minimum maliyetle gerekli performansı elde edebiliriz. Ek olarak, gerçek gelecek video programlarının farklı uygulamalarda farklı fps ve dosyaların kullanılması gerekli olabilir. Bu nedenle, genellikle sabit bir tasarım yerine, parametreye göre bir IP yayılanna ihtiyaç duyarız. Ayrıca donanım geliştirme süreci, yazılım takımı tarafından verilen uzunlukların kendisi gibi değişebilir. Bunların sonucu olarak, donanım geliştirme yinelemeleri, güncelleme geliştirme yinelemeleri kadar hızlı olmalıdır. Ancak özellikle video işleme için donanım tasarım üretimine yönelik araç ve tekniklerin kullanımı ile mümkündür. Bu tezde dağıtım aracı ve teknikler arasında sunucu yazılımı, FPGA dağıtım IP'leri, HLS, RTL üretim araçları, bir mimari tahmin aracı, çok katmanlı katman yaklaşımı ve mantıksal otomasyon sentezinin yanı sıra mimari kavramları (örneğin.iç içehattı) bulunmaktadır. Mimari tahmin aracı bir çok metriği tahmin etmektedir. Bu metrikler alanı, çıkış verme, gecikme, DRAM kullanımı, geliştirme bantgenişliği, sıcaklık ve derleme zamanıdır. Yukarıdaki araç ve teknikleri, spesifik bir kullanım durumu olan optik erişim üzerinde açıklarken, ayrıca diğer bir kullanım durumu olan görüntü karışımının da mevcut olduğunu söyleyebiliriz. Metodolojimizi ve araçlarımızı kullanarak, optik gelişimin 11 versiyonu ve görüntü füzyon'un 3 versiyonu 2 farklı şirket 3 farklı FPGA'i üzerinde tasarladık ve kullanıma kaldırdık. Bu tasarımın ilk versiyonları (RTL'nin üretilmesi nedeniyle) birkaç ay aldı, ancak müteakip tasarım versiyonlarının biri birkaç kişi ile birkaç gün aldı. Mimari birleştirmeye ihtiyaç duyulduğu, bin dekoratif tasarımı bir gün içerisinde 48 çekirdekli sunucuda üretip sentezleyebilmekteyiz.
