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CMP502 – Sistemas EmbarcadosSistemas Embarcados

LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Avaliação de Desempenho e Potência Avaliação de Desempenho e Potência de Mecanismos de Comunicaçãode Mecanismos de Comunicação

Alexandre Irigon Gervini

Edgard de Faria Corrêa

22LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

AbordagemAbordagem

• Considerações:

• custo exclusivo da comunicação;

• desconsiderando overhead do sistema operacional

(escalonamento, chaveamento de contexto, alocacao de memória,

etc.)

por enquanto

33LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

AbordagemAbordagem

• Transferência dos Dados:• 1 mensagem de 1 byte;

• 128 mensagens de 1 byte;

• 256 mensagens de 1 byte;

• 1 mensagem de 32 bytes;

• 2 mensagens de 32 bytes;

• 4 mensagens de 32 bytes;

• 8 mensagens de 32 bytes;

• 1 mensagem de 64 bytes;

• 2 mensagens de 64 bytes;

• 4 mensagens de 64 bytes;

• 1 mensagem de 128 bytes;

• 2 mensagens de 128 bytes;

• 1 mensagem de 256 bytes.

44LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Mecanismos de ComunicaçãoMecanismos de Comunicação

• Memória Compartilhada:

• uso compartilhado de variáveis de memória.

• Troca de Mensagens:

• protocolo para controle do envio e recebimento das mensagens.

• DMA (acesso direto à memória):

• transferência, da memória principal, diretamente para o

dispositivo, sem utilizar a CPU .

55LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

MetodologiaMetodologia

• Descrição em alto nível dos mecanismos:

• linguagem java.

• Síntese para o FemtoJava no SASHIMI:

• geração do VHDL e MIF.

• Simulação do consumo de potência e custo de comunicação:

• CAD (Caco Aided Design);

• potência medida em capacitância de gates;

• desempenho medido em número de ciclos.

66LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Consumo de Potência - mensagens de 1 byte1 byte:

1128

256

0

50.000.000

100.000.000

150.000.000

200.000.000

250.000.000

300.000.000

350.000.000

400.000.000

450.000.000

500.000.000

Potência

mem1

msg1

Memória Compartilhada

e Troca de Mensagens

77LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Custo de Comunicação - mensagens de 1 byte1 byte:

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

1 128 256

Núm ero de Ciclos

mem1

msg1

Memória Compartilhada

e Troca de Mensagens

88LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Consumo de Potência - mensagens de 32 a 256 bytes32 a 256 bytes:

1 32 64 128 256

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

160000000

180000000

mem32

mem64

mem128

mem256mem32

Memória Compartilhada

99LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Consumo de Potência - mensagens de 32 a 256 bytes32 a 256 bytes:

0

20.000.000

40.000.000

60.000.000

80.000.000

100.000.000

120.000.000

140.000.000

160.000.000

180.000.000

32 64 128 256

Potência - Troca MSG

msg32

msg64

msg128

msg256

Troca de Mensagens

1010LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Custo de Comunicação - mensagens de 32 a 256 bytes32 a 256 bytes:

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

32 64 128 256

# Ciclos - Memória Compartilhada

msg32

msg64

msg128

msg256

Memória Compartilhada

1111LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos

• Custo de Comunicação - mensagens de 32 a 256 bytes:

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

32 64 128 256

# Ciclos - Troca MSG

msg32

msg64

msg128

msg256

Troca de Mensagens

1212LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Resultados ObtidosResultados Obtidos MEMÓRIA COMPARTILHADA TROCA DE MENSAGENS

Potência # Ciclos Potência # Ciclos word(1) x 1 1.956.297 187 3.277.199 579 x 128 154.116.482 16573 247.144.674 51925 x 256 308.170.947 33856 493.048.840 103680 word(32) x 1 20.835.173 4814 23.149.037 5847 x 2 42.355.409 10518 46.124.193 12219 x 4 85.857.042 22214 69.881.477 18665 x 8 174.218.944 46348 117.397.313 31557 word(64) x 1 39.857.712 9422 42.645.224 10927 x 2 81.978.387 21020 85.618.981 22851 x 4 166.432.358 44280 129.373.595 34849 word(128) x 1 78.688.550 19412 82.367.594 21582 x 2 161.625.681 42370 165.963.899 44826 word(256) x 1 155.589.763 38580 156.377.867 38802

1313LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Dificuldades EncontradasDificuldades Encontradas

• Limitações das ferramentas utilizadas:

SASHIMI:

• não suporta orientação a objetos;

• não sintetiza primitivas do tipo break;

• não aceita retorno de vetores;

• não aceita matrizes.

CAD:

• cálculo de blocos ?

1414LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Pontos PendentesPontos Pendentes

• Verificações dos resultados “fora da curva”;

• Levantamento dos dados do DMA;

• Finalização do artigo para o SEMISH.

1515LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

Próximas EtapasPróximas Etapas

• Utilizar modelos SW-HW e HW-HW.

• Avaliação do overhead do sistema operacional.

1616LSELSE - Laboratório de Sistemas Embarcados

ReferênciasReferências

[Knudsen 1999] P.V.Knudsen and J.Madsen, “Integrating communication protocol selection with hardware/software codesign”. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, Aug. 1999.

[Brunel 2000] J-Y. Brunel et al., “COSY Communication IP’s”. Design Automation Conference, 2000.

[Lahiri 2000] K.Lahiri, A.Raghunathan and S.Dey, "Efficient Exploration of the SoC Communication Architecture Design Space". International Conference on Computer Aided Design, 2000.

[Drinic 2000] M.Drinic et al, "Latency-Guided On-Chip Bus Network Design" International Conference on Computer Aided Design, 2000.