Design and evaluation of bespoke microprocessor
architectures for flexible devices

Χάιδος, Παναγιώτης; Chaidos, Panagiotis

dc.contributor.author	Χάιδος, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Chaidos, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2024-08-29T08:41:13Z
dc.date.available	2024-08-29T08:41:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60035
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27731
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Τυπωμένα Ηλεκτρονικά	el
dc.subject	Τυπωμένη Υπολογιστική	el
dc.subject	Προσαρμοσμένοι Επεξεργαστές	el
dc.subject	Κλιμάκωση Ακρίβειας	el
dc.title	Design and evaluation of bespoke microprocessor architectures for flexible devices	en
dc.title	Σχεδιασμός και αξιολόγηση προσαρμοσμένων αρχιτεκτονικών μικροεπεξεργαστή για ευέλικτες συσκευές	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τυπωμένα Ηλεκτρονικά	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-04-04
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, με την άνοδο των εφαρμογών ML που απαιτούν πολύ ενέργεια, οι τυπωμένοι υπολογιστές ικανοποιούν τις απαιτήσεις κόστους, συμμόρφωσης και μη τοξικότητας, όπου οι τυπικοί υπολογιστές που βασίζονται σε πυρίτιο φαίνεται να υστερούν. Οι πτυχές του χαμηλού κόστους κατασκευής και της δυνατότητας απόρριψης που παρέχουν οι τυπωμένες τεχνολογίες ταιριάζουν καλά με τις ανάγκες μιας ποικιλίας εφαρμογών ML. Επιπλέον, η χρήση τυπωμένων μικροεπεξεργαστών επιτρέπει τον προγραμματισμό και, συνεπώς, την ευελιξία στα φορτία εργασίας που μπορούν να εκτελεστούν, σε σύγκριση με το υλικό που είναι εξειδικευμένο για κάθε εφαρμογή και τείνει να είναι πιο ενεργοβόρο. Οι περιορισμοί για τις τυπωμένες τεχνολογίες μπορεί να είναι τα εξαιρετικά μεγάλα μεγέθη χαρακτηριστικών μαζί με την περιορισμένη υποστήριξη ισχύος από μικρές τυπωμένες μπαταρίες. Ως εκ τούτου, υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη για βελτιώσεις στους τομείς της επιφάνειας και της ισχύος, προκειμένου να χωρέσουν πολύπλοκοι επεξεργαστές. Μια προσέγγιση σε αυτό το ζήτημα είναι οι τεχνικές μείωσης υλικού, οι οποίες έχουν αποδειχθεί γόνιμες και απαραίτητες όταν εξετάζονται τυπωμένοι επεξεργαστές που πρέπει να πληρούν περιορισμούς. Στην παρούσα διατριβή διερευνούμε τις δυνατότητες για αύξηση της επιφάνειας και της ισχύος των τυπωμένων μικροεπεξεργαστών με τη χρήση της βιβλιοθήκης τυποποιημένων κελιών EGFET για την τεχνολογία εκτύπωσης χαμηλής τάσης, όσον αφορά τα φορτία εργασίας μηχανικής μάθησης και τα τυπωμένα φορτία εργασίας. Συνθέτουμε και αναλύουμε μετρήσεις υλικού για ένα σύνολο εξεταζόμενων επεξεργαστών, εστιάζοντας κυρίως σε αρχιτεκτονικές χαμηλού αριθμού πυλών και χαμηλής ισχύος. Συνθέτουμε τις μετρήσεις αναφοράς και προσομοιώνουμε τους επεξεργαστές με προσομοιώσεις RTL και netlist για την εξαγωγή των ιχνών εκτέλεσης χρησιμοποιώντας τη σουίτα εργαλείων της Synopsys και τον προσομοιωτή Modelsim. Αναλύουμε τα ίχνη εκτέλεσης των φόρτων εργασίας για να εντοπίσουμε και να αφαιρέσουμε αχρησιμοποίητα ολόκληρα στοιχεία και πιο συγκεκριμένες λογικές λειτουργίες του ISA των επεξεργαστών μας, με στόχο την κατασκευή εξειδικευμένων επεξεργαστών με βελτιωμένες προδιαγραφές υλικού. Στη συνέχεια, ενσωματώνουμε μονάδες MAC που βελτιώνουν αποτελεσματικά την απόδοση και την κατανάλωση ειδικά για φόρτους εργασίας ML, όπως MLP και SVM, με υψηλή χρήση MAC. Τέλος, διερευνούμε τα οφέλη από την εισαγωγή της κλιμάκωσης ακρίβειας στις νέες μονάδες MAC, μετρώντας το συμβιβασμό της αύξησης της ταχύτητας και της απώλειας ακρίβειας. Οι προτεινόμενες μονάδες μας και οι προσαρμοσμένες τροποποιήσεις επιτυγχάνουν από 22.2%, 23.6% και 33.79% βελτιώσεις στην επιφάνεια, την ισχύ και την επιτάχυνση όταν δεν επιβάλλονται απώλειες ακρίβειας, μέχρι 29. 3%, 28.7% και 41.73% κέρδη σε επιφάνεια, ισχύ και επιτάχυνση, με μόλις 0.5% μείωση της μέσης ακρίβειας που εκτιμάται σε 3 σύνολα δεδομένων για τον κύριο Zero-Riscy επεξεργαστή.	el
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ξύδης, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Τσανάκας, Παναγιώτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false