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3DD 1e BiRf

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  • 1. BiRF: Bitstream Relocation Filter Anno Accademico 2005/2006 Massimo Morandi, Marco Novati 3 Giorni DRESD 31/7/2006 - 2/8/2006
  • 2.
    • Obiettivo del lavoro
    • Riconfigurazione per colonne
    • Struttura memoria di configurazione
    • Contenuto di un bitstream
    • Strumenti di rilocazione
    • Struttura e funzionamento di BiRF
    • Dati di sintesi e di test
    • Conclusioni e sviluppi futuri
    Sommario
  • 3. Obiettivo del lavoro 1/3
    • Riconfigurazione dinamica interna secondo l'approccio per colonne
    • Necessità di creare un gran numero di bitstream ottenuti come differenza
    • Se si vogliono elevate prestazioni non è ammissibile che l'intero processo di creazione dei bitstream avvenga a runtime
  • 4. Obiettivo del lavoro 2/3
    • La soluzione tradizionale prevede la memorizzazione di tutti i bitstream parziali che vengono creati a priori
    • Questo comporta un notevole lavoro in fase di sintesi e un grande spreco di memoria sul dispositivo
    • Sarebbe vantaggioso poter ottenere a runtime tutti i possibili bitstream a partire da una quantità limitata in memoria
    • Sì può fare?
  • 5.
    • Sì può fare, con la rilocazione
    • Dato un bitstream è possibile, con opportune manipolazioni, modificare la posizione su FPGA del modulo che descrive
    • Sfruttando questa possibilità basta creare a priori e salvare un solo bitstream per ogni ip-core dal quale si possono ricavare tutti gli altri in differenti posizioni
    • BiRF si occupa appunto di effettuare tali manipolazioni a runtime
    Obiettivo del lavoro 3/3
  • 6. Riconfigurazione per colonne
    • Vantaggi:
    • Si presta in modo naturale alla rilocazione
    • Semplifica il problema rendendolo 1D
    • Soluzione adottata nelle FPGA Xilinx
  • 7.
    • Colonne di 5 tipi:
    • Center, SRAM, IRAM, I/O, CLB
    Struttura memoria configurazione Colonna CLB = 48 frame Major Address
    • Doppio indirizzo:
    • Major Address, Minor Address
    • Colonne divise in N frame a seconda del tipo
  • 8. Contenuto di un bitstream
    • Rappresenta la posizione iniziale del modulo
    Anche il checksum è coinvolto nel processo
  • 9.
    • Software:
      • PARBIT (PARtial BItfile Transformer)
      • BAnMaT (Bitstream Analyzer Manipulation Tool)
    • Hardware:
    • REPLICA filter (Relocation Per onLIne Configuration Alteration)
    • Per ottenere prestazioni compatibili con la riconfigurazione interna non è possibile usare strumenti software
    Strumenti di rilocazione
  • 10.
    • Ideato all'università di Paderborn
    • Obiettivo: realizzare la rilocazione durante il normale processo di trasferimento del bitstream e quindi a "costo zero" (temporale)
    • A questo lavoro è ispirata la realizzazione del BiRF
    Strumenti di rilocazione: Replica
  • 11. Struttura e funzionamento del BiRF
    • Input di BiRF:
    • DATA_IN: bitstream da rilocare diviso in blocchi da 32 bit
    • TARGET_COL: colonna iniziale di destinazione del modulo
    • CHIP_COLS: # colonne CLB del dispositivo
    • CHIP_RAMS: # colonne RAM del dispositivo
    • RAM_SPACE: memoria addizionale (Virtex-E)
    • Gli ultimi 3 dipendono solo dalla scheda e diventano quindi costanti sul sistema finale
    • Output: DATA_OUT, ovvero il bitstream rilocato a blocchi di 32 bit
  • 12. Struttura e funzionamento del BiRF
  • 13. Struttura e funzionamento del BiRF: Parser
  • 14. Struttura e funzionamento del BiRF: MJA
  • 15. Struttura e funzionamento del BiRF: CRC
  • 16. Struttura e funzionamento del BiRF: CRC
    • Implementazione hardware della fase principale del calcolo del CRC
  • 17. Dati di test: funzionamento Es1: rilocazione con modifica del FAR a “x00000000” Es2: multiCmd non interessato dalla rilocazione
  • 18. Dati di test: spazio occupato
    • Spazio occupato da BiRF su vp7,vp20 e vp30
  • 19. Dati di test: tempo di rilocazione 1/2
    • Tempo necessario per l'elaborazione di 3 bitstream completi e due parziali
    • Da ulteriori test si osserva che il tempo di rilocazione cresce linearmente
  • 20. Dati di test: tempo di rilocazione 2/2
    • Dati completi sui bitstream del grafico precedente
    • Il throughput (costante) è di circa 424 Mbyte/s; più che sufficiente per il processo di riconfigurazione
  • 21. Conclusioni e sviluppi futuri
  • 22. Fine Presentazione