Presentazione di Francesca Palumbo (Università di Sassari) in occasione della riunione del 7 giugno 2019 sul progetto PROSSIMO - PROgettazione, Sviluppo e ottimizzazione di Sistemi Intelligenti MultiOggetto.

1. Automatizzazione di analisi e sviluppo
di piattaforme eterogenee
Francesca Palumbo
Università degli Studi di Sassari - Dipartimento di Chimica e Farmacia
Intelligent System Design and Application (IDEA) Lab
{fpalumbo}@uniss.it
http://idea.uniss.it

2. Il problema visto da lontano ….
COMPLESSITA’, MULTI-FUNZIONALITA’ e PERVASIVITA’
Nokia3310
Smartphone

3. Il problema visto da lontano ….
COMPLESSITA’, MULTI-FUNZIONALITA’ e PERVASIVITA’
Nokia3310
Smartphone

4. Il problema visto da lontano ….
COMPLESSITA’, MULTI-FUNZIONALITA’ e PERVASIVITA’
Nokia3310
DiagnosticaPanda900
Diagnostica Mercedes Classe B
Smartphone

5. … e calato nel contesto della progettazione di CPS
Cyber-Physical
Systems

6. … e calato nel contesto della progettazione di CPS
Cyber-Physical
Systems

7. … e calato nel contesto della progettazione di CPS
Cyber-Physical
Systems

8. … e calato nel contesto della progettazione di CPS
Cyber-Physical
Systems
Time to Market --
(Progettazione, Ottimizzazione, Validazione)

9. … e calato nel contesto della progettazione di CPS
Cyber-Physical
Systems
Time to Market --
(Progettazione, Ottimizzazione, Validazione)
Progettazione Model Based
&
Automatizzazione

10. Eterogeneità: perché e problemi

11. Eterogeneità: perché e problemi
CASA:
<<Costruzione eretta dall’uomo
per propria abitazione…>>
[Diz. Treccani]

12. Eterogeneità: perché e problemi
CASA:
<<Costruzione eretta dall’uomo
per propria abitazione…>>
[Diz. Treccani]

13. Eterogeneità: perché e problemi
CASA:
<<Costruzione eretta dall’uomo
per propria abitazione…>>
[Diz. Treccani]
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG

14. Eterogeneità: perché e problemi
CASA:
<<Costruzione eretta dall’uomo
per propria abitazione…>>
[Diz. Treccani]
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
VELOCITA’,
COSTO,
POTENZA

15. Eterogeneità: perché e problemi
CASA:
<<Costruzione eretta dall’uomo
per propria abitazione…>>
[Diz. Treccani]
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
VELOCITA’,
COSTO,
POTENZA
NON SOLO C?

16. Hw-Sw Co-Design

17. Hw-Sw Co-Design
FUNZIONALITA’

18. Hw-Sw Co-Design
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
FUNZIONALITA’ PROFILAZIONE AD ALTO LIVELLO

19. Hw-Sw Co-Design
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
FUNZIONALITA’ PROFILAZIONE AD ALTO LIVELLO

20. Hw-Sw Co-Design
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
FUNZIONALITA’ PROFILAZIONE AD ALTO LIVELLO ANALISI DELLO SPAZIO DELLE
SOLUZIONI ARCHITETTURALI
+

21. Hw-Sw Co-Design
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
FUNZIONALITA’ PROFILAZIONE AD ALTO LIVELLO ANALISI DELLO SPAZIO DELLE
SOLUZIONI ARCHITETTURALI
IMPLEMENTAZIONE FISICA
+

22. Hw-Sw Co-Design
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
FUNZIONALITA’ PROFILAZIONE AD ALTO LIVELLO ANALISI DELLO SPAZIO DELLE
SOLUZIONI ARCHITETTURALI
IMPLEMENTAZIONE FISICA
+
BELLA
MATASSA!

23. Supporto all’Operatività

24. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]

25. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]
SORGENTI DI VARIABILITA’:
• Surriscaldamento di un dispositivo
• Radiazioni
• Cambio di Parametri Ambientali
• Desideri dell’Utente
• Batteria Rimanente Bassa

26. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]
SORGENTI DI VARIABILITA’:
• Surriscaldamento di un dispositivo
• Radiazioni
• Cambio di Parametri Ambientali
• Desideri dell’Utente
• Batteria Rimanente Bassa
SISTEMI RICONFIGURABILI:
Max Troughput
Max QoS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS

27. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]
SORGENTI DI VARIABILITA’:
• Surriscaldamento di un dispositivo
• Radiazioni
• Cambio di Parametri Ambientali
• Desideri dell’Utente
• Batteria Rimanente Bassa
SISTEMI RICONFIGURABILI:
Max Troughput
Max QoS
Max Troughput
Degraded QoS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS

28. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]
SORGENTI DI VARIABILITA’:
• Surriscaldamento di un dispositivo
• Radiazioni
• Cambio di Parametri Ambientali
• Desideri dell’Utente
• Batteria Rimanente Bassa
SISTEMI RICONFIGURABILI:
Max Troughput
Max QoS
Max Troughput
Degraded QoS
Less Troughput
Degraded QoS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS

29. Supporto all’Operatività
F1 (8 luglio 1984), Dallas, Nigel Mansell
PROBLEMA:
Il sistema deve essere mantenuto sempre operativo e
possibilmente al suo meglio.
<<There are no solutions, only tradeoffs>> [Thomas Sowell]
SORGENTI DI VARIABILITA’:
• Surriscaldamento di un dispositivo
• Radiazioni
• Cambio di Parametri Ambientali
• Desideri dell’Utente
• Batteria Rimanente Bassa
SISTEMI RICONFIGURABILI:
Max Troughput
Max QoS
Max Troughput
Degraded QoS
Less Troughput
Degraded QoS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS
MDC-Compliant SLOTS MDC-Compliant SLOTS
E ORA
L’ADATTIVITA’
?

30. PROSSIMO: accelerare/ottimizzare su FPGA
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
ETEROGENEITA’, BUONE PRESTAZIONI E MOLTA FLESSIBILITA’

31. PROSSIMO: accelerare/ottimizzare su FPGA
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
ETEROGENEITA’, BUONE PRESTAZIONI E MOLTA FLESSIBILITA’

32. PROSSIMO: accelerare/ottimizzare su FPGA
SUPPORTO SEMPLIFICATO:
• Derivare parti custom attraverso High-Level Syntesis
CAPH: http://caph.univ-bpclermont.fr/CAPH/CAPH.html;
VIVADO HLS: https://www.xilinx.com/products/design-tools/vivado/integration/esl-design.html
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
ETEROGENEITA’, BUONE PRESTAZIONI E MOLTA FLESSIBILITA’

33. PROSSIMO: accelerare/ottimizzare su FPGA
SUPPORTO SEMPLIFICATO:
• Derivare parti custom attraverso High-Level Syntesis
CAPH: http://caph.univ-bpclermont.fr/CAPH/CAPH.html;
VIVADO HLS: https://www.xilinx.com/products/design-tools/vivado/integration/esl-design.html
• Definire accelleratori e driver:
SDSoC: https://www.xilinx.com/products/design-tools/software-zone/sdsoc.html
MDC: http://sites.unica.it/rpct/
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
ETEROGENEITA’, BUONE PRESTAZIONI E MOLTA FLESSIBILITA’

34. PROSSIMO: accelerare/ottimizzare su FPGA
SUPPORTO SEMPLIFICATO:
• Derivare parti custom attraverso High-Level Syntesis
CAPH: http://caph.univ-bpclermont.fr/CAPH/CAPH.html;
VIVADO HLS: https://www.xilinx.com/products/design-tools/vivado/integration/esl-design.html
• Definire accelleratori e driver:
SDSoC: https://www.xilinx.com/products/design-tools/software-zone/sdsoc.html
MDC: http://sites.unica.it/rpct/
NUOVE OPPORTUNITA’ DI FRONTIERA:
• Self-adaptivity @ CPS Summer School
DSP ASICGPUCPU
GP
Flexibility Performance
CG
RECONF
FG
ETEROGENEITA’, BUONE PRESTAZIONI E MOLTA FLESSIBILITA’

35. PROSSIMO: design automatico di acceleratori
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
N:1
Dataflow to HW Mapping
Multi-Dataflow Composer (MDC) tool

36. PROSSIMO: design automatico di acceleratori
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
N:1
Ready-to-use Xilinx IP
Dataflow to HW Mapping
Co-Processor Generator:
Generazione di IP e driver
per FPGA della Xilinx
Multi-Dataflow Composer (MDC) tool

37. PROSSIMO: design automatico di acceleratori
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
N:1
Dataflow to HW Mapping
Structural Profiler:
Design Space Exploration
Profiler
Multi-Dataflow Composer (MDC) tool

38. PROSSIMO: design automatico di acceleratori
Dataflow Specifications
α.xdf
β.xdf
γ.xdf
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
Power Manager
Multi Dataflow Composer
Tool
Structural Profiler
Co-Processor
Generator
N:1
Dataflow to HW Mapping
α
β
γ
LR3
LR5
α
γ
LR1
LR4
γ
β
LR2
α γβ
Power Manager:
Applicazione automatica di
clock e power gating
LogicRegions
ClockGating
Multi-Dataflow Composer (MDC) tool

39. PROSSIMO: coming soon
OPEN SOURCE RELEASE:
• Sorgenti
• Manuale per sviluppatori
• Tutorial per utilizzatori
• Materiale divulgativo
• Applicazioni di test
USEFUL LINKS:
• http://sites.unica.it/rpct/
• IDEA YOUTUBE CHANNEL:
https://www.youtube.com/watch?v=_cyYFJCDR3U&list=PLql1YxTzHalZztJPu7wn0uzAYbr81QTpH
MDC DAYS:
• Tutorial on Self-Adaptivity @ CPS Summer School
• PROSSIMO cluster Giornata Formativa su MDC

40. Automatizzazione di analisi e sviluppo
di piattaforme eterogenee
Francesca Palumbo
Università degli Studi di Sassari - Dipartimento di Chimica e Farmacia
Intelligent System Design and Application (IDEA) Lab
{fpalumbo}@uniss.it
http://idea.uniss.it