Hardware/software co-design of domain-specific RISC-V processor for graph applications

Çizge uygulamaları birçok alanda kullanılmaktadır ancak ağır, düzensiz ve veriye dayalı bellek erişim kalıpları nedeniyle genel amaçlı bilgi işlem sistemlerinde düşük performans göstermektedir. Gerçek hayat çizgelerinin farklı topolojik yapıları da performansı etkiler. Performans sorunlarını azaltmak ve enerji verimliliği sağlamak için birçok donanım hızlandırıcı önerilmiş olsa da, programlanabilirlik ve esneklik yeterince ele alınmamıştır. Bu tez, RISC-V Komut Kümesi Mimarisi'nin (KKM) genişletilmesine dayalı alana özgü bir işlemci tasarımı sunar. Önerilen yaklaşımda, derleyici ve bir yazılım kütüphanesi tarafından desteklenen yeni komutlar kullanılır. Yeni komutların yürütülmesi için mikro mimari tasarım, bir hızlı işlem belleği (HİB), önyükleyici ve tıkanmasız bir önbellek sistemine dayanmaktadır. Özel işlemci, System Verilog HDL kullanılarak gerçekleştirildi ve Xilinx'in Vivado Design Suite kullanılarak simüle edildi. LLVM Derleyici Çatısı, derleyici desteği ve optimizasyonu için kullanıldı. Öte yandan, özel komutları kullanmak için yazılım kütüphanesi, Topla-Uygula-Dağıt (TUD) paradigmasını kullanır. Sistem, iyi bilinen grafik denektaşlarında değerlendirilirken, minimum maliyetle en iyi performansı elde etmek için çeşitli parametreler üzerinde duyarlılık analizi yapıldı. Performans, hem yerli denektaşlarında hem de yazılım kütüphanesinde ölçüldü. Bunun yanında, derleyici desteği performans üzerindeki etkisi açısından değerlendirildi. Düşük maliyetli performans ölçümleri farklı denektaşları için ortalama %10 ile \%49 arasında hızlanma gösterirken, tek çekirdekli mimari %73'e kadar ulaşabilir.