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From FPGA to ASIC: A RISC-V processor experience
This work document a correct design flow using these tools in the Lagarto RISC- V Processor and the RTL design considerations that must be taken into account, to move from a design for FPGA to design for ASIC
Optimization in code generation to reduce energy consumption
Dissertação de mestrado em Computer ScienceIn recent years we have witnessed a great technological advance accompanied by an equally
impressive increase in energy consumption, causing problems of both financial and environmental
order. In order to counteract this tendency, Green Computing emerges with a
number of measures for a more efficient use of computing resources without a great loss of
performance.
This essay is a study of several elements of Information Technology analyzed from the
point of view of energy efficiency. With special emphasis on microprocessors, modern
compiler design, development tools and optimization of code generation, a wide range
of information is gathered on very relevant subjects through perspectives still not very
considered by the community in general.
Also presented are two experimental studies that analyze the optimization of generated
code for a set of benchmark programs in several programming languages with the aim of
apraise the otimization impact on improving their energy consumption efficiency. A software
measurement framework was also developed that, together with the methodologies
presented in both studies, allows obtaining very precise and pertinent results for analysis.
Finally, a ranking was produced for 18 development tools, considering the execution time
and energy consumption of the executables generated through their compilation profiles.
This study also intends to contribute to an energy efficient technological advancement.
All the work developed here may also serve as motivation so that these and other aspects
of Information Technology may be seen through a greener perspective.Nos últimos anos temos assistido a um grande avanço tecnológico acompanhado por um
aumento igualmente impressionante do consumo energético, provocando problemas quer
de ordem financeira quer de ordem ambiental. Com o intuito de contrariar essa tendência,
surge o Green Computing com várias medidas para uma utilização mais eficiente dos recursos
computacionais sem grande perda de performance.
Esta dissertação apresenta um estudo relativo a diversos elementos das Tecnologias de
Informação analisados do ponto de vista da eficiência energética. Com especial destaque
para microprocessadores, conceção moderna dos compiladores atuais, ferramentas de desenvolvimento
e geração de código otimizado, é aqui reunida uma vasta gama de informação
sobre assuntos bastante relevantes segundo perspetivas ainda pouco consideradas pela comunidade
em geral.
São também apresentados dois estudos experimentais que analisam a otimização do
código gerado para um conjunto de programas benchmarks em várias linguagens de programação
com o objetivo de compreender o impacto das otimizações no sentido de melhorar a
eficiência energética dos programas compilados. Foi também desenvolvida uma framework
de medição por software que em conjunto com as metodologias apresentadas em ambos
os estudos permite a obtenção de resultados bastante precisos e pertinentes de análise. Por
último é elaborado um ranking para 18 ferramentas de desenvolvimento considerando o
tempo de execução e consumo energético dos executáveis gerados através dos seus perfis
de compilação.
Este estudo pretende assim contribuir para um avanço tecnológico energeticamente mais
eficiente. Que todo o trabalho aqui desenvolvido possa também ele servir de motivação
para que estes e outros aspetos das Tecnologias de Informação possam ser vistos através de
uma perspetiva mais ecológica.This work is funded by the ERDF through the Programme COMPETE and by the Portuguese Government through FCT - Foundation for Science and Technology, within projects: FCOMP-01-0124-FEDER-020484, FCOMP-01-0124-FEDER-022701, and grant ref. BI4-2014 GreenSSCM-38973 UMINHO
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