Exploring manycore architectures for next-generation HPC systems through the MANGO approach

[EN] The Horizon 2020 MANGO project aims at exploring deeply heterogeneous accelerators for use in High-Performance Computing systems running multiple applications with different Quality of Service (QoS) levels. The main goal of the project is to exploit customization to adapt computing resources to reach the desired QoS. For this purpose, it explores different but interrelated mechanisms across the architecture and system software. In particular, in this paper we focus on the runtime resource management, the thermal management, and support provided for parallel programming, as well as introducing three applications on which the project foreground will be validated.This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 671668.Flich Cardo, J.; Agosta, G.; Ampletzer, P.; Atienza-Alonso, D.; Brandolese, C.; Cappe, E.; Cilardo, A.... (2018). Exploring manycore architectures for next-generation HPC systems through the MANGO approach. Microprocessors and Microsystems. 61:154-170. https://doi.org/10.1016/j.micpro.2018.05.011S1541706

Χρήση μοντέλου παράλληλου προγραμματισμού για σύνθεση αρχιτεκτονικών

The problem of automatically generating hardware modules from high level application representations has been at the forefront of EDA research during the last few years. In this Dissertation we introduce a methodology to automatically synthesize hardware accelerators from OpenCL applications. OpenCL is a recent industry supported standard for writing programs that execute on multicore platforms and accelerators such as GPUs. Our methodology maps OpenCL kernels into hardware accelerators based on architectural templates that explicitly decouple computation from memory communication whenever this is possible. The templates can be tuned to provide a wide repertoire of accelerators that meet user performance requirements and FPGA device characteristics. Furthermore a set of high- and low-level compiler optimizations is applied to generate optimized accelerators. Our experimental evaluation shows that the generated accelerators are tuned efficiently to match the applications memory access pattern and computational complexity and to achieve user performance requirements. An important objective of our tool is to expand the FPGA development user base to software engineers thereby expanding the scope of FPGAs beyond the realm of hardware design.To πρόβλημα της αυτόματης δημιουργίας μονάδων υλικό από παραστάσεις υψηλού επιπέδου εφαρμογής είναι στην πρώτη γραμμή της EDA έρευνας κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών. Σε αυτή την διατριβή παρουσιάζουμε μια μεθοδολογία για τη αυτόματη σύνθεση επιταχυντές υλικού από εφαρμογές OpenCL. OpenCL είναι ένα πρόσφατο πρότυπο για τη σύνταξη των προγραμμάτων που εκτελούνται σε πλατφόρμες πολλαπλών πυρήνων και επιταχυντές όπως GPUs. Η μεθοδολογία μας μετατρέπει προγράμματα OpenCL σε επιταχυντές υλικού με βάση αρχιτεκτονικά πρότυπα που ρητά αποσυνδέει τους υπολογισμούς από την μεταφορά δεδομένων από/προς την μνήμη όποτε αυτό είναι δυνατό. Τα πρότυπα μπορούν να συντονιστούν ώστε να παρέχουν ένα ευρύ ρεπερτόριο από επιταχυντές που πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης των χρηστών και τα χαρακτηριστικά της συσκευής FPGA. Επιπλέον ένα σύνολο υψηλής και χαμηλής στάθμης βελτιστοποιήσεις μεταγλωττιστή εφαρμόζεται για να παράγει βελτιστοποιημένα επιταχυντές. Η πειραματική αξιολόγηση δείχνει ότι οι επιταχυντές που δημιουργούνται αποτελεσματικά συντονισμένοι για να ταιριάζει με το μοτίβο πρόσβασης στην μνήμη κάθε εφαρμογής και την υπολογιστική πολυπλοκότητα και να επιτύχουν τις απαιτήσεις απόδοσης των χρηστών. Ένας σημαντικός στόχος του εργαλείου μας είναι η επέκταση της βάσης χρηστών πλατφόρμες FPGA για μηχανικούς λογισμικού ώστε να γίνει ανάπτυξη FPGA συστήματα από μηχανικούς λογισμικού χωρίς την ανάγκη για εμπειρία σχεδιασμού υλικού

Configurable M-factor VLSI DVB-S2 LDPC decoder architecture with optimized memory tiling design

Semi-parallel architectures for decoding Digital Video Broadcasting-Satellite 2 (DVB-S2) Low-Density Parity-Check (LDPC) codes have improved Very Large Scale Integration (VLSI) solutions, but their design is challenging from several perspectives. In order to conveniently exploit parallelism for obtaining VLSI LDPC decoders that occupy small circuit areas and demand low power consumption, we propose in this article a novel ASIC reconfigurable approach that exploits efficiently the memory block reshaping required to use a reduced number of processor nodes. We exploit different memory tiling configurations to reduce the memory area about 20%. The proposed architecture was synthesized for a 90 nm process design with a variable number of processor nodes and a competitive circuit area of 6.2 mm2 was achieved. The operating frequency simultaneously guarantees throughputs superior to 90 Mbps, as required by DVB-S2, and low levels of power consumptio