Static resource models for code generation of embedded processors

xii+129hlm.;24c

An extended abstract: A heuristic repair method for constraint-satisfaction and scheduling problems

The work described in this paper was inspired by a surprisingly effective neural network developed for scheduling astronomical observations on the Hubble Space Telescope. Our heuristic constraint satisfaction problem (CSP) method was distilled from an analysis of the network. In the process of carrying out the analysis, we discovered that the effectiveness of the network has little to do with its connectionist implementation. Furthermore, the ideas employed in the network can be implemented very efficiently within a symbolic CSP framework. The symbolic implementation is extremely simple. It also has the advantage that several different search strategies can be employed, although we have found that hill-climbing methods are particularly well-suited for the applications that we have investigated. We begin the paper with a brief review of the neural network. Following this, we describe our symbolic method for heuristic repair

Silent MST approximation for tiny memory

In network distributed computing, minimum spanning tree (MST) is one of the key problems, and silent self-stabilization one of the most demanding fault-tolerance properties. For this problem and this model, a polynomial-time algorithm with $O(\log^2\!n)$ memory is known for the state model. This is memory optimal for weights in the classic $[1,\text{poly}(n)]$ range (where $n$ is the size of the network). In this paper, we go below this $O(\log^2\!n)$ memory, using approximation and parametrized complexity. More specifically, our contributions are two-fold. We introduce a second parameter~$s$, which is the space needed to encode a weight, and we design a silent polynomial-time self-stabilizing algorithm, with space $O(\log n \cdot s)$. In turn, this allows us to get an approximation algorithm for the problem, with a trade-off between the approximation ratio of the solution and the space used. For polynomial weights, this trade-off goes smoothly from memory $O(\log n)$ for an $n$-approximation, to memory $O(\log^2\!n)$ for exact solutions, with for example memory $O(\log n\log\log n)$ for a 2-approximation

Combined instruction scheduling and register allocation

Master'sMASTER OF SCIENC

Working Notes from the 1992 AAAI Spring Symposium on Practical Approaches to Scheduling and Planning

The symposium presented issues involved in the development of scheduling systems that can deal with resource and time limitations. To qualify, a system must be implemented and tested to some degree on non-trivial problems (ideally, on real-world problems). However, a system need not be fully deployed to qualify. Systems that schedule actions in terms of metric time constraints typically represent and reason about an external numeric clock or calendar and can be contrasted with those systems that represent time purely symbolically. The following topics are discussed: integrating planning and scheduling; integrating symbolic goals and numerical utilities; managing uncertainty; incremental rescheduling; managing limited computation time; anytime scheduling and planning algorithms, systems; dependency analysis and schedule reuse; management of schedule and plan execution; and incorporation of discrete event techniques

A Methodology to Design Pipelined Simulated Annealing Kernel Accelerators on Space-Borne Field-Programmable Gate Arrays

Increased levels of science objectives expected from spacecraft systems necessitate the ability to carry out fast on-board autonomous mission planning and scheduling. Heterogeneous radiation-hardened Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) with embedded multiplier and memory modules are well suited to support the acceleration of scheduling algorithms. A methodology to design circuits specifically to accelerate Simulated Annealing Kernels (SAKs) in event scheduling algorithms is shown. The main contribution of this thesis is the low complexity scoring calculation used for the heuristic mapping algorithm used to balance resource allocation across a coarse-grained pipelined data-path. The methodology was exercised over various kernels with different cost functions and problem sizes. These test cases were benchedmarked for execution time, resource usage, power, and energy on a Xilinx Virtex 4 LX QR 200 FPGA and a BAE RAD 750 microprocessor

Constraint driven operation assignment for retargetable VLIW compilers

In veel consumenten elektronica producten worden processoren toegepast voor het bewerken van gedigitaliseerde signalen. Deze processoren zijn gewoonlijk ingebed in een systeem en moeten wat rekenkracht, vermogensverbruik en fabricage kosten aan stringente eisen voldoen. Door het optimaliseren van een processor voor een specifieke taak, of een kleine verzameling van taken, kan er aan strengere eisen worden voldaan. Deze specialisatie heeft een grotere diversiteit aan processor types tot gevolg. Door het toepassen van geautomatiseerde processor ontwerp en programmeer systemen wordt er getracht om de ontwikkelkosten in de hand te houden. Een processor kan onder andere geoptimaliseerd worden door het toepassen van een incompleet communicatie netwerk in de processor. Daarnaast is het wenselijk om meerdere register files toe te passen in een processor met een groot aantal parallelle bewerkingseenheden. Deze optimalisaties hebben tot gevolg dat er veel hulp en expertise van programmeur nodig is om hoogwaardige microcode te genereren met behulp van traditionele code generatie technieken in een compiler. Met de in dit proefschrift beschreven code generatie methode is het in veel gevallen wel mogelijk om hoogwaardige microcode volledig automatisch te genereren. Het toepassen van een incompleet netwerk in de processor maakt het toekennen van basis bewerkingen aan bewerkingseenheden een moeilijke taak voor de code generator. Een toekenning moet namelijk zo plaatsvinden dat voor iedere bewerking die uitgevoerd wordt op een bewerkingseenheid er een kanaal in het netwerk van de processor is, dat gebruikt kan worden om het resultaat naar de bewerkingseenheid toe te sturen die de resultaat consumerende bewerking uitvoerd. Dit communicatiekanaal en de bewerkingseenheid moeten tevens op het gewenste tijdstip beschikbaar zijn. In de voorgestelde code generatie methode wordt er gezocht naar een oplossing. Na het nemen van een bewerkings toekenningsbelissing wordt er geanalyseerd welke toekomstige beslissings opties niet tot een oplossing kunnen behoren gegeven de reeds gemaakte beslissingen. Deze gevallen worden verwijderd uit de zoekruimte zodat tijdens toekomstige beslissingen andere toekenningsbeslissingen zullen worden geprobeerd. Indien er gedetecteerd wordt dat er gegeven de gemaakt beslissingen geen oplossing bestaat, dan worden er beslissingen ongedaan gemaakt en andere opties geprobeerd. Het verwijderen van zoveel mogelijk beslissings opties die niet tot een oplossing behoren, verminderd het aantal keer dat er op een beslissing terug gekomen moet worden en de tijd die nodig is om een oplossing te vinden Voor het bewerking aan bewerkingseenheid toekenings probleem wordt er een conflict graaf opgesteld waarin alle opties en combinatie van niet toegestane opties gerepresenteerd worden. Gevallen die zeker niet tot een oplossing behoren worden gevonden met algoritmes die rekentijd effici¨ent zijn. Indien door analyse wordt vastgesteld dat twee bewerkingen op hetzelfde tijdstip uitgevoerd moeten worden dan wordt er een kant in de conflict graaf toegevoegd. Deze kant sluit uit dat deze beide bewerkingen aan dezelfde bewerkingseenheid wordt toegekend. Indien er wordt vast gesteld dat een bewerking op een specifieke bewerkingseenheid moet worden uitgevoerd dan wordt deze informatie gebruikt om nauwkeuriger het tijdsinterval te bepalen waarin de operatie uitgevoerd kan worden. De voorgestelde toekenningstechnieken zijn ge-implementeerd in een prototype codegenerator FACTS. Deze code generator is gekoppeld aan de processor synthese omgeving AjRT-designer. Door het koppelen van FACTS aan AjRT-designer kunnen processoren, die bevroren zijn na synthese, hergeprogrammeerd worden. Deze omgeving is gebruikt om de codegeneratie technieken in FACTS te evalueren voor industrieel relevante applicatie domein specifieke processor ontwerpen. De resultaten tonen aan dat er met deze technieken in veel gevallen microcode gegenereerd kan worden die de opslag capaciteit van de register files en de beschikbare verbindingen in de VLIW-processor respecteert en aan stringente eisen wat betreft de rekentijd voldoet