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Document type: Tese
Title: Mecanismo de controle de QoS através de DFS em MPSOCS
Author: Guindani, Guilherme Montez 
Advisor: Moraes, Fernando Gehm
Abstract (native): O controle dos requisitos de qualidade de serviço (QoS) em MPSoCs baseados em NoC, com dezenas de tarefas sendo executadas simultaneamente ainda é um desafio na área de projeto de circuitos integrados. Técnicas de adaptabilidade que adotam diferentes métricas de QoS são utilizadas tanto em tempo de projeto quanto em tempo de execução. Os projetistas incluem em seus sistemas mecanismos de monitoramento que guiam os controladores embarcados na adaptação dos recursos do MPSoC para atender os requisitos de QoS impostos a aplicações. Em outras palavras, MPSoCs são capazes de se auto-adaptarem, enquanto executam um dado conjunto de aplicações. A capacidade de auto-adaptação é uma característica fundamental para atender requisitos de QoS nos sistemas que apresentam carga dinâmica de trabalho. O ajuste dinâmico de tensão e frequência (DVFS) é a técnica de adaptação mais utilizada para reduzir o consumo de energia geral de um MPSoC, porém esta técnica não leva em consideração outros requisitos de QoS, como vazão ou latência. Outro exemplo de técnica de adaptação frequentemente utilizada é a migração de tarefas, cujo foco é o balanceamento de carga de uma aplicação. O mecanismo de controle de QoS em MPSoCs proposto no escopo desta Tese de Doutorado utiliza a técnica de adaptação de gerência dinâmica de frequência (DFS) para controlar os requisitos de QoS e aplicações de um MPSoC, mantendo um baixo perfil de consumo de energia. Cada processador possui um sistema de monitoramento, um sistema de avaliação de QoS e um módulo de adaptabilidade, que são utilizados para controlar os parâmetros de QoS das aplicações. Em um momento inicial, cada processador que executa uma tarefa de uma dada aplicação utiliza uma política de DFS, onde a comunicação com seus vizinhos é otimizada. Após atingir um estado de estabilidade de frequência, o desempenho da aplicação é monitorado e controlado, ajustando-se a frequência dos processadores da aplicação de acordo com os requisitos de QoS impostos em tempo de projeto. O mecanismo proposto de controle de QoS em MPSoCs foi avaliado utilizando duas aplicações sintéticas e uma real, executadas sobre a plataforma HeMPS, e com a vazão e latência como requisitos de QoS controlados. Os resultados mostram que o mecanismo proposto de controle de QoS em MPSoCs consegue atender aos requisitos de QoS impostos a uma aplicação, através da utilização da técnica de DFS e manter um baixo consumo de energia.
Abstract (english): The quality of service (QoS) management in NoC-based MPSoCs, with dozens of applications executing simultaneously, is an open research challenge in the integrated circuit design area. Adaptability techniques, which use different QoS metrics, have been used at design time to guarantee the QoS of the applications. Designers include in their systems monitoring schema that guides embedded controllers in managing the resources of the MPSoC to satisfy the QoS requirements imposed to the applications. In order words, MPSoCs are able to self-adapt while running a set of applications. The self-adaptation capability is a fundamental characteristic to satisfy the QoS requirements on the systems with dynamic workload. The dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) is the most used adaptation method for reducing the overall energy consumption of an MPSoC. However, this method does not take into account other QoS requirements such as throughput or latency. Another example of adaptation technique is task migration, whose main goal is to balance the workload of the MPSoC. The QoS control mechanism proposed in the scope of this Thesis uses the dynamic frequency scaling (DFS) technique to control the QoS parameters of the application, keeping energy consumption low profile. Each processor has a monitoring system, a QoS evaluation system and an adaptation module, which are used to control the QoS parameters to satisfy the QoS requirements imposed to the applications. At the system startup, each processor uses a DFS policy that tries to optimize the communication with its neighbor s processors. The processors use this policy up to the moment when they reach a steady frequency state. After reaching the steady frequency state the QoS monitoring starts, evaluating if they the requirements imposed at design time are respected. The proposed QoS control mechanism was evaluated using two synthetic and one real application, using the HeMPS MPSoC, with the throughput and latency parameters as the QoS parameters to be controlled. The presented results show that the proposed QoS control mechanism can satisfy the imposed QoS requirements using the DFS technique while maintaining low energy consumption on the HeMPS MPSoC.
Keywords: INFORMÁTICA
HARDWARE
MULTIPROCESSADORES
REDES DE COMPUTADORES
CNPQ Knowledge Areas: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Country: BR
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Faculdade de Informáca
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Citation: GUINDANI, Guilherme Montez. Mecanismo de controle de QoS através de DFS em MPSOCS. 2014. 175 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2014.
Access type: Acesso Aberto
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5262
Issue Date: 14-Jul-2014
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação

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