ORCA : a self-adaptive, multiprocessor system-on-chip platform

Abstract

A complexa organização dos sistemas multiprocessador intra-chip (MPSoCs) demanda a organização inteligente dos recursos destes sistemas em tempo de execução, assim como a capacidade destes sistemas de otimizarem sua operação em situações atípicas, como a indisponibilidade temporária de hardware. Uma das abordagem utilizadas para gerência de recursos em MPSoCs é a da auto-adaptação, que aprimora estes sistemas através de componentes como sensores, atuadores, e lógica de decisão. Nesta dissertação, nós propomos ORCA, uma plataforma de desenvolvimento para auxiliar no projeto de sistemas auto-adaptativos. A plataforma provê abstrações para contornar a complexidade da auto-adaptação, baseado em trabalhos anteriores da área, incluindo uma arquitetura de hardware configurável, sistema operacional, bibliotecas de software, e ambiente de simulação. A arquitetura de hardware consiste de módulos de hardware de código-aberto e implementa uma arquitetura multiprocessada baseada em um processador compatível com o padrão RISC-V. A arquitetura também pode ser simulada e emulada através da ferramenta de simulação ORCA-SIM, parte desde trabalho. Esta ferramenta utiliza simulação de eventos discretos para acelerar o processo de simulação, e utiliza da interface de programação de aplicação (API) URSA, também parte deste trabalho. Componentes de software também são discutidos, incluindo uma biblioteca para o monitoramento de hardware e consumo de energia, e uma biblioteca para o projeto de sistemas publish-subscribe. Nós apresentamos um compilado dos resultados obitidos em trabalhos anteriores e novos experimentos para cobrir a validação de toda a plataforma. Para este último, focamos a discussão no projeto de um mecanismo de realocação de tarefas baseado em componentes auto-adaptativos.