Diseño de una Unidad de Extensión Multimedia para Procesador RISC

Ing. Eduardo Jonathan Martínez MontesDr. Marco Antonio Ramírez Salinas

MICROSE - 2013

Índice

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Procesamiento Vectorial

Microarquitectura SIMD

Estado del Arte

Objetivo

Plan de Trabajo

Conclusiones

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Procesamiento VectorialUn procesador vectorial es una Unidad

Central de Procesamiento (CPU).Opera sobre un arreglo de una dimensión de

información.Aplica la misma instrucción a diferentes

datos del mismo tipo.Emplea aritmética saturada.

Operandos limitados entre valores máximos y mínimos

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Microarquitectura SIMDHa sido utilizada desde principios de los años

80s.En los años 90s las computadoras personales

se popularizaron en el mercado doméstico.El Pentium MMX© fue el primer procesador

para computadoras personales en incluir tecnología SIMD.

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Procesamiento Escalar vs Vectorial

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Superescalar vs VectorialParalelismo a nivel de instrucción.Paralelismo a nivel de datos.

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Procesamiento Vectorial

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Negativo de una Imagen

Misma operación a diferentesdatos del mismo tipo

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Implementación y Desarrollo

1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

AVX2 - Intel2013

Sandy Bridge y Bulldozer - Intel y AMD

2011

Advanced Vector

Extensions (AVX) - Intel

2008

SSE4 - Intel2006

SSE y SSE2 - AMD

2004

SSE3 - Intel2004

Advance 3DNow!

(3DNow! 2) - AMD

2003

AltiVec - IBM2002

SSE2 - Intel2002

3DNow!. - AMD2000

Streaming SIMD

Extensions (SSE)- Intel

1999

Pentium II (MMX)- Intel

1998

AltiVec - Motorola

1997

1996

1996

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Arquitectura Lagarto

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Problemática a abordarNo se cuenta con un diseño en México de

esta tecnología.Los diseños existentes son cerrados y

propietarios.Proyecto Lagarto EP no cuenta con una

unidad vectorial.

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Descripción de la solución al problema planteadoEl diseño propuesto estará inspirado en la

microarquitectura RISC.Conjunto de instrucciones compatible con

MIPS Digital Media eXtension (MDMX).

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Contribuciones esperadasSumador vectorial.Divisor vectorial.Multiplicador vectorial.

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JustificaciónLagarto EP es un procesador embebido en

desarrollo para la investigación y docencia.Actualmente este procesador carece de

algunas unidades, por lo que este proyecto pretende dotarlo de una unidad de Extensión Multimedia.

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ObjetivoDiseñar una unidad de extensión multimedia

en lenguaje Verilog para el microprocesador Lagarto EP bajo la arquitectura RISC.Diseñar un sumador con aritmética saturada.Diseñar un multiplicador con aritmética

saturada.Diseñar un divisor con aritmética saturada.Implementar el MIPS Digital Media eXtension

(MDMX).

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Plan de trabajo y cronograma2014

Jan Mar May Jul Sep Nov

2015

Jan Mar May Jul

Jan 6 - Mar 31Investigación ISA MIPS

Jan 6 - Apr 30Diseño - Decodificador de instrucciones vectoriales

Apr 1 - May 31Diseño - Unidades de ejecución vectorial

May 1 - Oct 31

Diseño - Camino de datos segmentado

Jun 1 - Mar 31Benchmarks - Diseño de programas de prueba

Sep 1 - May 31Benchmarks - Simulación y comparación de resultados

Dec 1 - Jun 30Integración al procesador Lagarto II

Feb 1 - Jul 31Estancia en UPC

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ConclusionesEl presente trabajo mejorará el desempeño

del procesador que se está diseñando en el proyecto Lagarto II.

Se incrementaran el número de aplicaciones en las que se pueda utilizar el procesador Lagarto II.

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¿Preguntas?