HEAL DSpace

Managing dependability and temperature in the presence of performance variability for embedded systems

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.author Ζαμπέλης, Νικόλαος Ραφαήλ el
dc.contributor.author Zampelis, Nikolaos Rafail en
dc.date.accessioned 2019-07-23T08:11:21Z
dc.date.available 2019-07-23T08:11:21Z
dc.date.issued 2019-07-23
dc.identifier.uri https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49124
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16782
dc.rights Default License
dc.subject PID en
dc.subject Ενσωματωμένα συστήματα el
dc.subject Reliability en
dc.subject RAS mechanisms en
dc.subject Process variation en
dc.subject Performance variability en
dc.subject DVFS en
dc.subject iMX6Q Board en
dc.subject Αξιοπιστία el
dc.subject Διαθεσιμότητα el
dc.subject Λειτουργικότητα el
dc.subject Μηχανισμοί RAS el
dc.subject Κατασκευαστική μεταβλητότητα el
dc.subject Μεταβλητότητα της απόδοσης el
dc.subject Δυναμική κλιμάκωση τάσης και συχνότητας el
dc.subject Συστήματα πολλών επεξεργαστών el
dc.title Managing dependability and temperature in the presence of performance variability for embedded systems en
heal.type bachelorThesis
heal.classification Embedded systems en
heal.language en
heal.access free
heal.recordProvider ntua el
heal.publicationDate 2019-04-18
heal.abstract In recent years, dependability of digital systems has been threatened partly due to highly dynamic workloads, user input data, environment and hardware imperfections known as process variability. The latter causes concerns for the reliable operation of the system as it can generate faults in the hardware layer that may cause binary errors and affect the overall performance of the chip. To mitigate this variation, the industry has developed a series of Reliability, Availability and Serviceability (RAS) techniques. These techniques, among others, counter the effects of process variability and ensure dependable performance by trading-off either power, silicon area or execution time. In this thesis we present a PID controller that will perform Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) switches to counter the effects of RAS-induced rollback delays and manage timing deadlines. In addition, the efficiency of our controller will be tested when another concurrent application is running on the same CPU, simulating another case of workload dynamism. We compare our methodology with prominent state-of-the-art DVFS algorithms and prove the PID’s enhanced performance while minimizing energy consumption. Finally, we present a version of the PID controller that aims to manage the system’s temperature, as meeting temperature constraints is of paramount importance in modern embedded systems. Our scheme is deployed on the iMX6Q-SABRE-SD board from NXP while we focus on a realistic, real-time application that is streaming in nature. In detail, our application is drawn from the telecommunication domain and is expected to run on typical embedded platforms. Therefore, we discuss a closed-loop controller that utilizes DVFS to account for performance variation using a realistic application with timing deadlines. en
heal.abstract Τα τελευταία χρόνια, η αξιοπιστία των ψηφιακών συστημάτων απειλείται εν μέρει εξαιτίας τωνεξαιρετικά δυναμικών φόρτων εργασίας, των δεδομένων εισόδου των χρηστών και των ατελειών τουπεριβάλλοντος και του υλικού που είναι γνωστές ως κατασκευαστική μεταβλητότητα. Η τελευταίαπροκαλεί ανησυχίες για την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος, καθώς μπορεί να δημιουργήσεισφάλματα στο στρώμα υλικού που μπορεί να προκαλέσουν δυαδικά λάθη και να επηρεάσουν τη συ-νολική απόδοση του τσιπ. Για να μετριαστεί αυτή η μεταβλητότητα, η βιομηχανία έχει αναπτύξει μιασειρά τεχνικών αξιοπιστίας, διαθεσιμότητας και συντήρησης (RAS). Αυτές οι τεχνικές, μεταξύ άλλων,αντισταθμίζουν τις επιδράσεις της κατασκευαστικής μεταβλητότητας και εξασφαλίζουν αξιόπιστεςεπιδόσεις ανταλλάσοντας ισχύ, περιοχή πυριτίου ή χρόνο εκτέλεσης.Σε αυτή τη διατριβή παρουσιάζουμε έναν ελεγκτή PID που θα εκτελεί δυναμικές αλλαγές τάσηςκαι συχνότητας (DVFS) για να αντισταθμίσει τις επιπτώσεις των καθυστερήσεων επαναφοράς πουπροκαλούνται από τον RAS μηχανισμό και να διαχειριστεί τις χρονικές προθεσμίες. Επιπλέον, η απο-τελεσματικότητα του ελεγκτή μας θα δοκιμαστεί όταν μια άλλη ταυτόχρονη εφαρμογή τρέχει στονίδιο επεξεργαστή, προσομοιάζοντας μια άλλη περίπτωση δυναμισμού φόρτου εργασίας. Συγκρίνουμετη μεθοδολογία μας με τους εξέχοντες αλγόριθμους DVFS τελευταίας τεχνολογίας και αποδεικνύουμετις βελτιωμένες επιδόσεις του PID μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας. Τέλος, παρου-σιάζουμε μια έκδοση του ελεγκτή PID που στοχεύει στη διαχείριση της θερμοκρασίας του συστήματος,καθώς οι θερμοκρασιακοί περιορισμοί είναι πρωταρχικής σημασίας στα σύγχρονα ενσωματωμένα συ-στήματα.Το πρόγραμμά μας αναπτύσσεται στην πλακέτα iMX6Q-SABRE-SD από την NXP, ενώ επικεντρω-νόμαστε σε μια ρεαλιστική εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο. Αναλυτικά, η εφαρμογή μας προέρχεταιαπό τον τομέα των τηλεπικοινωνιών και αναμένεται να εκτελεστεί σε τυπικές ενσωματωμένες πλατ-φόρμες. Επομένως, συζητάμε έναν ελεγκτή κλειστού βρόχου που χρησιμοποιεί το DVFS για να περιρ-ρίσει τη διακύμανση της απόδοσης χρησιμοποιώντας μια ρεαλιστική εφαρμογή με χρονικούς περιορι-σμούς el
heal.advisorName Σούντρης, Δημήτριος el
heal.committeeMemberName Πεκμεστζή, Κιαμάλ el
heal.committeeMemberName Ξανθάκης, Ιωάννης el
heal.academicPublisher Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών. Εργαστήριο Μικροϋπολογιστών και Ψηφιακών Συστημάτων VLSI el
heal.academicPublisherID ntua
heal.numberOfPages 68 σ.
heal.fullTextAvailability true


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record