title: Απεικόνιση του αλγορίθμου Spectral σε αναδιατασσόμενη λογική με Χρήση DAE και μνήμη HMC
title: Mapping the spectral algorithm to reconfigurable logic using DAE and memory HMC
Creators: name: Ιατρακης Πετρος-Παυλος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Τα τελευταία χρόνια η ανάγκη επεξεργασίας μεγάλου όγκου δεδομένων σε μικρό
χρονικό διάστημα, έστρεψε το ενδιαφέρον στη δημιουργία προγραμμάτων όπου συνδυάζουν το
software και το hardware με σκοπό την εκμετάλλευση των πλεονεκτημάτων που παρέχει το
καθένα. Η ανάγκη αυτή οδήγησε το Phil Colela στην έμπνευση επτά αλγοριθμικών μεθόδων με
μεγάλη φορητότητα, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως benchmarks σε διάφορες πλατφόρμες
εκμεταλλευόμενες τα πλεονεκτήματα του παράλληλου προγραμματισμού. Στη συνέχεια οι
μέθοδοι αυτοί επεκτάθηκαν σε δεκατρείς από ομάδα ερευνητών του Berkeley.
	Παράλληλα, τα τελευταία χρόνια απλουστεύτηκε η απεικόνιση ενός αλγορίθμου στο
hardware με τη βοήθεια του εργαλείου Vivado High Level Synthesis. Οι διαδικασίες έγιναν πιο
αυτοματοποιημένες και η δημιουργία του RTL αρχείου αρκετά πιο εύκολη για το
προγραμματιστή.
	Ο στόχος λοιπόν αυτής της διπλωματικής, είναι η απεικόνιση ενός νάνου, συγκεκριμένα του  αλγόριθμου Spectral, σε hardware με την βοήθεια της πλατφόρμας vivado HLS, στην συνέχεια με βάση την αρχιτεκτονική Decoupled Access/Execute  προσπαθήσαμε να βελτιστοποιήσουμε τον συγκεκριμένο αλγόριθμο. Το συγκεκριμένο framework μετατρέπει το αρχικό instruction stream  σε δυο μονάδες την fetch που είναι υπεύθυνη για την ανάκτηση των δεδομένων από την μνήμη και την process που είναι με την σειρά της υπεύθυνη για την επεξεργασία των δεδομένων. Για τον αλγόριθμο Spectal πραγματοποιήθηκαν τέσσερεις διαφορετικές υλοποιήσεις στο εργαλείο της Vivado HLS και μια υλοποίηση στο Hybrid Memory Cybe που μας παρέχει το Πολυτεχνείο Κρήτης μέσω του εργαλείου της vivado. Τέλος, πραγματοποιήθηκε σύγκριση στην απόδοση κάθε υλοποίησης με την αρχική βελτιστοποιημένη υλοποίηση σε software. Τα αποτελέσματα που εξάγαμε ήταν αρκετά ενθαρρυντικά δηλαδή περίπου 2 φορές αυξημένη απόδοση όσον αναφορά τη χρήση της αρχιτεκτονικής DAE και περίπου 4 φορές αυξημένη απόδοση όσο αναφορά της χρήση της πλατφόρμας της micron, HMC.

description: In the latest years, the need to process large volumes of data in a short time period has shifted the interest in creating programs that combine software and hardware. This need led Phil Colela to the inspiration of seven algorithmic methods with great portability on various platforms that were used as benchmarks, exploiting the advantages of parallel programming. These methods were extended to thirteen by a Berkeley group of researchers.
Simultaneously, in the past few years, the visualization of an algorithm in hardware has been simplified with the help of the Vivado High Level Synthesis tool. As a result, procedures have become more automated and the creation of the RTL file has become easier for the developer, as well.
The aim of this diploma is to display a dwarf, specifically the Spectral algorithm,on hardware with the help of the vivado HLS platform, then based on the Decoupled Access/Execute architecture we tried to optimized the specific algorithm. This framework converts the original instruction stream into two units, the fetch, which is responsible for retrieving data from memory, and the process, which in turn is responsible for processing data. For the Spectral algorithm we created four different implementations which were carried out on the Vivado HLS tool, and another one implementation in the HMC platform which Technical University of Crete provide us. Finally, a comparison was made in the performance of each implementation with the original optimized implementation in software. The results we obtained we quite encouraging, i.e., about 2 times higher efficiency in terms of using the DAE architecture and about 4 times higher efficiency in terms of using the micron platform, HMC.