Developing information services for special library users by designing a low cost digital library : the experiment of NOC-Digital Library

This research originates from a belief that special libraries in developing countries need to modernise and implement their ICT infrastructure and articulate information policies that will facilitate the exploitation of information resources to the optimum to increase national productivity. Special libraries and information centres in developing countries in general and in the Arab world in particular should start building their local digital libraries, as the benefit of establishing such electronic services is considerably massive and well known for expansion of research activities and for delivering services that satisfy the needs of targeted users. The aim of this paper is to provide general guideline for design a low cost digital library providing services that are most frequently required by various categories of special library users in developing countries. This paper also aims at illustrating strategies and method approaches that can be adopted for building such projects. The paper intends to describe the phases and stages implemented for building a low cost digital library services for the NOC. It also aims at highlighting the barriers and obstacles facing Arabic content in the digitization stage

Predictable mapping of streaming applications on multiprocessors

Het ontwerp van nieuwe consumentenelektronica wordt voortdurend complexer omdat er steeds meer functionaliteit in deze apparaten ge¨integreerd wordt. Een voorspelbaar ontwerptraject is nodig om deze complexiteit te beheersen. Het resultaat van dit ontwerptraject zou een systeem moeten zijn, waarin iedere applicatie zijn eigen taken binnen een strikte tijdslimiet kan uitvoeren, onafhankelijk van andere applicaties die hetzelfde systeem gebruiken. Dit vereist dat het tijdsgedrag van de hardware, de software, evenals hun interactie kan worden voorspeld. Er wordt vaak voorgesteld om een heterogeen multi-processor systeem (MPSoC) te gebruiken in moderne elektronische systemen. Een MP-SoC heeft voor veel applicaties een goede verhouding tussen rekenkracht en energiegebruik. Onchip netwerken (NoCs) worden voorgesteld als interconnect in deze systemen. Een NoC is schaalbaar en het biedt garanties wat betreft de hoeveelheid tijd die er nodig is om gegevens te communiceren tussen verschillende processoren en geheugens. Door het NoC te combineren met een voorspelbare strategie om de processoren en geheugens te delen, ontstaat een hardware platform met een voorspelbaar tijdsgedrag. Om een voorspelbaar systeem te verkrijgen moet ook het tijdsgedrag van een applicatie die wordt uitgevoerd op het platform voorspelbaar en analyseerbaar zijn. Het Synchronous Dataflow (SDF) model is erg geschikt voor het modelleren van applicaties die werken met gegevensstromen. Het model kan vele ontwerpbeslissingen modelleren en het is mogelijk om tijdens het ontwerptraject het tijdsgedrag van het systeem te analyseren. Dit proefschrift probeert om applicaties die gemodelleerd zijn met SDF grafen op een zodanige manier af te beelden op een NoC-gebaseerd MP-SoC, dat garanties op het tijdsgedrag van individuele applicaties gegeven kunnen worden. De doorstroomsnelheid van een applicatie is vaak een van de belangrijkste eisen bij het ontwerpen van systemen voor applicaties die werken met gegevensstromen. Deze doorstroomsnelheid wordt in hoge mate be¨invloed door de beschikbare ruimte om resultaten (gegevens) op te slaan. De opslagruimte in een SDF graaf wordt gemodelleerd door de pijlen in de graaf. Het probleem is dat er een vaste grootte voor de opslagruimte aan de pijlen van een SDF graaf moet worden toegewezen. Deze grootte moet zodanig worden gekozen dat de vereiste doorstroomsnelheid van het systeem gehaald wordt, terwijl de benodigde opslagruimte geminimaliseerd wordt. De eerste belangrijkste bijdrage van dit proefschrift is een techniek om de minimale opslagruimte voor iedere mogelijke doorstroomsnelheid van een applicatie te vinden. Ondanks de theoretische complexiteit van dit probleem presteert de techniek in praktijk goed. Doordat de techniek alle mogelijke minimale combinaties van opslagruimte en doorstroomsnelheid vindt, is het mogelijk om met situaties om te gaan waarin nog niet alle ontwerpbeslissingen zijn genomen. De ontwerpbeslissingen om twee taken van een applicatie op ´e´en processor uit te voeren, zou bijvoorbeeld de doorstroomsnelheid kunnen be¨invloeden. Hierdoor is er een onzekerheid in het begin van het ontwerptraject tussen de berekende doorstroomsnelheid en de doorstroomsnelheid die daadwerkelijk gerealiseerd kan worden als alle ontwerpbeslissingen zijn genomen. Tijdens het ontwerptraject moeten de taken waaruit een applicatie is opgebouwd toegewezen worden aan de verschillende processoren en geheugens in het systeem. Indien meerdere taken een processor delen, moet ook de volgorde bepaald worden waarin deze taken worden uitgevoerd. Een belangrijke bijdrage van dit proefschrift is een techniek die deze toewijzing uitvoert en die de volgorde bepaalt waarin taken worden uitgevoerd. Bestaande technieken kunnen alleen omgaan met taken die een ´e´en-op-´e´en relatie met elkaar hebben, dat wil zeggen, taken die een gelijk aantal keren uitgevoerd worden. In een SDF graaf kunnen ook complexere relaties worden uitgedrukt. Deze relaties kunnen omgeschreven worden naar een ´e´en-op-´e´en relatie, maar dat kan leiden tot een exponenti¨ele groei van het aantal taken in de graaf. Hierdoor kan het onmogelijk worden om in een beperkte tijd alle taken aan de processoren toe te wijzen en om de volgorde te bepalen waarin deze taken worden uitgevoerd. De techniek die in dit proefschrift wordt gepresenteerd, kan omgaan met de complexe relaties tussen taken in een SDF graaf zonder de vertaling naar de ´e´en-op-´e´en relaties te maken. Dit is mogelijk dankzij een nieuwe, effici¨ente techniek om de doorstroomsnelheid van SDF grafen te bepalen. Nadat de taken van een applicatie toegewezen zijn aan de processoren in het hardware platform moet de communicatie tussen deze taken op het NoC gepland worden. In deze planning moet voor ieder bericht dat tussen de taken wordt verstuurd, worden bepaald welke route er gebruikt wordt en wanneer de communicatie gestart wordt. Dit proefschrift introduceert drie strategie¨en voor het versturen van berichten met een strikte tijdslimiet. Alle drie de strategie¨en maken maximaal gebruik van de beschikbare vrijheid die moderne NoCs bieden. Experimenten tonen aan dat deze strategie¨en hierdoor effici¨enter omgaan met de beschikbare hardware dan bestaande strategie¨en. Naast deze strategie¨en wordt er een techniek gepresenteerd om uit de ontwerpbeslissingen die gemaakt zijn tijdens het toewijzen van taken aan de processoren alle tijdslimieten af te leiden waarbinnen de berichten over het NoC gecommuniceerd moeten worden. Deze techniek koppelt de eerder genoemde techniek voor het toewijzen van taken aan processoren aan de drie strategie¨en om berichten te versturen over het NoC. Tenslotte worden de verschillende technieken die in dit proefschrift worden ge¨introduceerd gecombineerd tot een compleet ontwerptraject. Het startpunt is een SDF graaf die een applicatie modelleert en een NoC-gebaseerd MP-SoC platform met een voorspelbaar tijdsgedrag. Het doel van het ontwerptraject is het op een zodanige manier afbeelden van de applicatie op het platform dat de doorstroomsnelheid van de applicatie gegarandeerd kan worden. Daarnaast probeert het ontwerptraject de hoeveelheid hardware die gebruikt wordt te minimaliseren. Er wordt een experiment gepresenteerd waarin drie verschillende multimedia applicaties (H.263 encoder/decoder en een MP3 decoder) op een NoCgebaseerd MP-SoC worden afgebeeld. Dit experiment toont aan dat de technieken die in dit proefschrift worden voorgesteld, gebruikt kunnen worden voor het ontwerpen van systemen met een voorspelbaar tijdsgedrag. Hiermee is het voorgestelde ontwerptraject het eerste traject dat een met een SDF-gemodelleerde applicatie op een NoC-gebaseerd MP-SoC kan afbeelden, terwijl er garanties worden gegeven over de doorstroomsnelheid van de applicatie

Homogeneous and heterogeneous MPSoC architectures with network-on-chip connectivity for low-power and real-time multimedia signal processing

Two multiprocessor system-on-chip (MPSoC) architectures are proposed and compared in the paper with reference to audio and video processing applications. One architecture exploits a homogeneous topology; it consists of 8 identical tiles, each made of a 32-bit RISC core enhanced by a 64-bit DSP coprocessor with local memory. The other MPSoC architecture exploits a heterogeneous-tile topology with on-chip distributed memory resources; the tiles act as application specific processors supporting a different class of algorithms. In both architectures, the multiple tiles are interconnected by a network-on-chip (NoC) infrastructure, through network interfaces and routers, which allows parallel operations of the multiple tiles. The functional performances and the implementation complexity of the NoC-based MPSoC architectures are assessed by synthesis results in submicron CMOS technology. Among the large set of supported algorithms, two case studies are considered: the real-time implementation of an H.264/MPEG AVC video codec and of a low-distortion digital audio amplifier. The heterogeneous architecture ensures a higher power efficiency and a smaller area occupation and is more suited for low-power multimedia processing, such as in mobile devices. The homogeneous scheme allows for a higher flexibility and easier system scalability and is more suited for general-purpose DSP tasks in power-supplied devices

Master of Science

thesisThis thesis designs, implements, and evaluates modular Open Core Protocol (OCP) interfaces for Intellectual Property (IP) cores and Network-on-Chip (NoC) that re- duces System-On-Chip (SoC) design time and enables research on di erent architectural sequencing control methods. To utilize the NoCs design time optimization feature at the boundaries, a standardized industry socket was required, which can address the SoC shorter time-to-market requirements, design issues, and also the subsequent reuse of developed IP cores. OCP is an open industry standard socket interface speci cation used in this research to enable the IP cores reusability across multiple SoC designs. This research work designs and implements clocked OCP interfaces between IP cores and On-Chip Network Fabric (NoC), in single- and multi- frequency clocked domains. The NoC interfaces between IP cores and on-chip network fabric are implemented using the standard network interface structure. It consists of back-end and front-end submodules corresponding to customized interfaces to IP cores or network fabric and OCP Master and Slave entities, respectively. A generic domain interface (DI) protocol is designed which acts as the bridge between back-end and front-end submodules for synchronization and data ow control. Clocked OCP interfaces are synthesized, placed and routed using IBM's 65nm process technology. The implemented designs are veri ed for OCP compliance using SOLV (Sonics OCP Library for Veri cation). Finally, this thesis reports the performance metrics such as design target frequency of operation, latency, area, energy per transaction, and maximum bandwidth across network on-chip for single- and multifrequency clocked designs

High-level services for networks-on-chip

Future technology trends envision that next-generation Multiprocessors Systems-on- Chip (MPSoCs) will be composed of a combination of a large number of processing and storage elements interconnected by complex communication architectures. Communication and interconnection between these basic blocks play a role of crucial importance when the number of these elements increases. Enabling reliable communication channels between cores becomes therefore a challenge for system designers. Networks-on-Chip (NoCs) appeared as a strategy for connecting and managing the communication between several design elements and IP blocks, as required in complex Systems-on-Chip (SoCs). The topic can be considered as a multidisciplinary synthesis of multiprocessing, parallel computing, networking, and on- chip communication domains. Networks-on-Chip, in addition to standard communication services, can be employed for providing support for the implementation of system-level services. This dissertation will demonstrate how high-level services can be added to an MPSoC platform by embedding appropriate hardware/software support in the network interfaces (NIs) of the NoC. In this dissertation, the implementation of innovative modules acting in parallel with protocol translation and data transmission in NIs is proposed and evaluated. The modules can support the execution of the high-level services in the NoC at a relatively low cost in terms of area and energy consumption. Three types of services will be addressed and discussed: security, monitoring, and fault tolerance. With respect to the security aspect, this dissertation will discuss the implementation of an innovative data protection mechanism for detecting and preventing illegal accesses to protected memory blocks and/or memory mapped peripherals. The second aspect will be addressed by proposing the implementation of a monitoring system based on programmable multipurpose monitoring probes aimed at detecting NoC internal events and run-time characteristics. As last topic, new architectural solutions for the design of fault tolerant network interfaces will be presented and discussed

Network Interface Design for Network-on-Chip

In the culture of globalized integrated circuit (IC, a.k.a chip) production, the use of Intellectual Property (IP) cores, computer aided design tools (CAD) and testing services from un-trusted vendors are prevalent to reduce the time to market. Unfortunately, the globalized business model potentially creates opportunities for hardware tampering and modification from adversary, and this tampering is known as hardware Trojan (HT). Network-on-chip (NoC) has emerged as an efficient on-chip communication infrastructure. In this work, the security aspects of NoC network interface (NI), one of the most critical components in NoC will be investigated and presented. Particularly, the NI design, hardware attack models and countermeasures for NI in a NoC system are explored. An OCP compatible NI is implemented in an IBM0.18ìm CMOS technology. The synthesis results are presented and compared with existing literature. Second, comprehensive hardware attack models targeted for NI are presented from system level to circuit level. The impact of hardware Trojans on NoC functionality and performance are evaluated. Finally, a countermeasure method is proposed to address the hardware attacks in NIs

Architecture and Advanced Electronics Pathways Toward Highly Adaptive Energy- Efficient Computing

With the explosion of the number of compute nodes, the bottleneck of future computing systems lies in the network architecture connecting the nodes. Addressing the bottleneck requires replacing current backplane-based network topologies. We propose to revolutionize computing electronics by realizing embedded optical waveguides for onboard networking and wireless chip-to-chip links at 200-GHz carrier frequency connecting neighboring boards in a rack. The control of novel rate-adaptive optical and mm-wave transceivers needs tight interlinking with the system software for runtime resource management

Performance Analysis of Mesh-based NoC’s on Routing Algorithms

The advent of System-on-Chip (SoCs), has brought about a need to increase the scale of multi-core chip networks. Bus Based communications have proved to be limited in terms of performance and ease of scalability, the solution to both bus – based and Point-to-Point (P2P) communication systems is to use a communication infrastructure called Network-on-Chip (NoC). Performance of NoC depends on various factors such as network topology, routing strategy and switching technique and traffic patterns. In this paper, we have taken the initiative to compile together a comparative analysis of different Network on Chip infrastructures based on the classification of routing algorithm, switching technique, and traffic patterns. The goal is to show how varied combinations of the three factors perform differently based on the size of the mesh network, using NOXIM, an open source SystemC Simulator of mesh-based NoC. The analysis has shown tenable evidence highlighting the novelty of XY routing algorithm