MuTARe: A Multi-Target, Adaptive Reconfigurable Architecture - Brandalero, Marcelo; Beck, Antonio Carlos (Anais Estendidos do Simpósio em Sistemas Computacionais de Alto Desempenho (SSCAD); 2019: Anais Estendidos do XX Simpósio em Sistemas Computacionais de Alto Desempenho, 2019)
Consumo de potência, antigamente um limitante no projeto apenas de sistemas embarca-dos, hoje é um dos principais objetivos de otimização em todos os domínios de dispositi-vos, desde a computação na núvem até a computação na borda. Aceleradores de propósitoespecífico são capazes de fornecer uma solução para o processamento de baixa potência ao adequar o hardware à aplicação; porém, visto que, em diversos domínios, o hardwarenecessita executar uma ampla gama de aplicações, cada uma com diferentes requisitos computacionais, abordagens alternativas se fazem necessárias. Além disso, o mesmo hardware precisa se adequar, em tempo de execução, ao estado do sistema e tamanho dacarga de trabalho, aumentando o poder computacional ao executar uma tarefa exigentee reduzindo-o quando inativo. De forma a resolver estes problemas, esta tese apresentaum acelerador de proposito geral que pode ser acoplado a um conjunto heterogeneo decores e suporta DVFS, sinergisticamente combinando técnicas para uma melhor combi-nação entre diferentes aplicações e hardware quando comparado aos designs existenteshoje. A arquitetura resultante,MuTARe, provê uma estrutura regular e reconfigurável queé adequada para aceleração automática de código já exisente através de tradução binária.Além disso,MuTARetambém provê uma estrutura adequada para aplicar dois emergentesparadigmas de computação que podem aumentar a eficiencia de potência:computação nonível da tensão de threshold(mantendo a capacidade de aceleração transparente) ecom-putação aproximativa. Comparado a um sistema heterogeneo tradicional com suporte aDVFS, a arquiteturaMuTARebase pode automaticamente melhorar o tempo de execuçãoem1.3×, ou adaptar-se para o mesmo baixo tempo de execução com uma redução de1.6×no consumo energético, ou adaptar-se para o mesmo baixo nível de energia com2.3×melhor performance. No modonear-threshold,MuTARepode melhorar o consumode potência de forma transparente em mais 30% em tarefas que exigem bastante memóriaoperando o circuito combinacional à metade da frequencia da memória. No modocom-putação aproximativa,MuTAReconsegue melhorar o consumo de potência em até mais50% usando unidades funcionais aproximativas para as computações.