ATHENA: UM ACELERADOR RECONFIGURÁVEL, DINÂMICO E AUTÔNOMO PARA APLICAÇÕES DE PROPÓSITO GERAL

Resumo

Arquiteturas reconfiguráveis têm sido amplamente utilizadas como aceleradores
de propósito geral provendo melhoria no desempenho e na eficiência energética no
sistema. Contudo, esses ganhos vêm ao custo de um significante custo adicional de área
devido à grande quantidade de unidades funcionais que geralmente são utilizada nesse
tipo de acelerador, o que pode tornar proibitivo sua integração em sistemas embarcados
que possuam restrições fortes de área, como os dispositivos móveis e IoT (Internet of
Things), por exemplo. Com intuito de reduzir o custo adicional inserido pela CGRA no
sistema, este artigo propõe a ATHENA (A THin rEcoNfigurable Array). A ATHENA mapeia
dinamicamente trechos das aplicações para serem executadas na CGRA. O mapeamento
é feito através de um hardware dedicado (gerador dinâmico de configuração) que é
implementador em cinco estágios de pipeline. A computação na ATHENA pode ser
distribuída temporalmente, permitindo que as unidades funcionais sejam reutilizadas
mapeando operações para uma mesma unidade em diferentes ciclos. A ATHENA foi
implementada no simulador gem5 e avaliada utilizado o benchmark mibench. A ATHENA
também foi sintetizada utilizando o software de síntese da cadence com a tecnologia de 45
nm. Os resultados mostram que a ATHENA foi capaz de acelerar em até 1,72x enquanto
economiza 37% adicionando apenas 2,4% de custo adicional em um processador
superescalar 8-wide. Dessa forma, a ATHENA se mostra com uma solução promissora
para dispositivos móveis e embarcados.