Dynamic Reconfigurable Architectures and Transparent Optimization Techniques: Automatic Acceleration of Software Execution

از آنجایی که قانون مور در حال از دست دادن بخار است، در حال حاضر شاهد پدیده کاهش فرکانس ساعت ناشی از اتلاف بیش از حد توان در پردازنده‌های همه منظوره هستیم. در همان زمان، سیستم‌های تعبیه‌شده چندین کاربرد ناهمگن را در یک دستگاه متمرکز می‌کنند و از این رو جایگزین‌های معماری جدید ضروری هستند. محاسبات قابل پیکربندی مجدد قبلاً نشان داده است که یک راه حل بالقوه برای شتاب بخشیدن به کدهای خاص با بودجه کم توان است، اما سرعت های قابل توجهی فقط در نرم افزارهای بسیار اختصاصی مبتنی بر جریان داده به دست می آید، بدون اینکه واقعیت سیستم های ناهمگن پیچیده امروزی را به تصویر بکشد. علاوه بر این، هر راه حل معماری باید قادر به اجرای کدهای قدیمی باشد، زیرا در حال حاضر پایگاه بزرگی از برنامه ها و استانداردها وجود دارد.

معماری های قابل تنظیم مجدد پویا و تکنیک های بهینه سازی شفاف یک مطالعه دقیق ارائه می دهد. در مورد تکنیک های جدید برای مقابله با محدودیت های ذکر شده. ابتدا، ویژگی‌های سیستم‌های قابل تنظیم مجدد به تفصیل مورد بحث قرار گرفته و تعداد زیادی از مطالعات موردی نشان داده شده است. سپس، تجزیه و تحلیل دقیق چندین معیار نشان می‌دهد که چنین معماری‌هایی باید علاوه بر پشتیبانی از سازگاری کد، به طیف متنوعی از برنامه‌ها با رفتارهای بسیار متفاوت حمله کنند. این امر مستلزم استفاده از تکنیک های بهینه سازی پویا، مانند ترجمه باینری و استفاده مجدد از ردیابی است. در نهایت، آثاری که هر دو سیستم‌های قابل تنظیم مجدد و تکنیک‌های پویا را ترکیب می‌کنند مورد بحث قرار می‌گیرند و تحلیل کمی یکی از آنها، معماری DIM، ارائه می‌شود.

As Moore’s law is losing steam, one already sees the phenomenon of clock frequency reduction caused by the excessive power dissipation in general purpose processors. At the same time, embedded systems are concentrating several heterogeneous applications in a single device, and hence new architectural alternatives are necessary. Reconfigurable computing has already shown to be a potential solution when it comes to accelerate specific code with a small power budget, but significant speedups are achieved only in very dedicated dataflow oriented software, without capturing the reality of nowadays complex heterogeneous systems. Moreover, any architecture solution should be able to execute legacy code, since there is already a large base of applications and standards.

Dynamic Reconfigurable Architectures and Transparent Optimization Techniques presents a detailed study on new techniques to cope with the aforementioned limitations. First, characteristics of reconfigurable systems are discussed in details, and a large number of case studies is shown. Then, a detailed analysis of several benchmarks demonstrates that such architectures need to attack a diverse range of applications with very different behaviours, besides supporting code compatibility. This requires the use of dynamic optimization techniques, such as Binary Translation and Trace reuse. Finally, works that combine both reconfigurable systems and dynamic techniques are discussed and a quantitative analysis of one them, the DIM architecture, is presented.