04 ago 2023
09:00 Defesa de Doutorado Auditório do IC3
Tema
Suporte Arquitetural para Computação Aproximada
Aluno
Isaías Bittencourt Felzmann
Orientador / Docente
Lucas Francisco Wanner
Breve resumo
Computação Aproximada é uma metodologia que proporciona ganhos em eficiência energética ao relaxar requisitos de qualidade em aplicações. Várias técnicas de hardware, desenvolvidas sem vínculo com uma aplicação, têm potencial de proporcionar grandes benefícios em cenários favoráveis, mas a integração delas em uma arquitetura de propósito geral traz novos desafios para seu controle, tais como determinar, em tempo de execução, que regiões de aplicação se beneficiam de aproximações, que tipos de aproximações são essas, e até que ponto elas são vantajosas. Neste trabalho, apresentamos a extensão Risk-5, para a arquitetura RISC-V, que implementa mecanismos de controle para coordenar múltiplas técnicas de aproximação coexistentes no mesmo sistema. Em Risk-5, as habilidades de um hardware de aproximação são expostas ao software por meio de registradores para identificação, estruturas de dados e drivers que descrevem a natureza e parâmetros de configuração para cada elemento do sistema aproximado. Isso permite que a pilha de software controle o que e quanto é aproximado em uma aplicação. As opções de controle incluem a ativação e desativação de aproximações específicas (como aproximar algumas operações aritméticas), configurar um determinado nível de erro (como ajustar a precisão de pontos flutuantes) e configurar parâmetros de operação que levam a erros probabilísticos (como a taxa de atualização de uma SDRAM aproximável). As aproximações podem ser dinamicamente configuradas e combinadas em tempo de execução, ampliando os horizontes de exploração. Finalmente, um controle em níveis hierárquicos de privilégio permite que aplicações sejam expostas a aproximação sem requerer mudanças nas aplicações propriamente ditas. Para expor ao software os mecanismos de controle, nós também construímos uma interface em nível de software supervisório contendo uma camada de abstração e permitindo a coexistência de diferentes configurações de aproximação dentre as aplicações que compartilham o processador. Os elementos necessários para esse nível de controle foram implementados em dois níveis, um simulador em software e um protótipo sintetizado para FPGA, que possibilitaram uma demonstração da funcionalidade do sistema e estimativas de custo energético. Nos nossos resultados, selecionamos aproximações para avaliação tanto no simulador como no protótipo em FPGA. Esses resultados destacam a necessidade de integração em nível de arquitetura de aproximações em hardware para melhor avaliação de como aplicações se comportam quando expostas a aproximação. Nesse sentido, Risk-5 propõe uma nova ferramenta que preenche a lacuna entre o software e hardware de aproximação, permitindo que desenvolvedores avaliem os benefícios e custos de técnicas de aproximação em um ambiente controlado e configurável.
Banca examinadora
Titulares:
| Lucas Francisco Wanner | IC/UNICAMP |
| Jorge Castro-Godínez | TEC/Costa Rica |
| Alfredo Goldman vel Lejbman | IME/USP |
| Guido Costa Souza de Araújo | IC/UNICAMP |
| Sandro Rigo | IC/UNICAMP |
Suplentes:
| Hervé Cédric Yviquel | IC/UNICAMP |
| Gabriel Luca Nazar | INF/UFRGS |
| Alexandro José Baldassin | IGCE/UNESP |