Network on chip many-core architectures for multimedia processing

disertacija

• Naslov (hrvatski): Mnogojezgrene arhitekture mreža na čipu za obradu multimedije
• Autor: Daniel Hofman
• Mentor: Mario Kovač (mentor)
• Član povjerenstva: Mario Kovač (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; (Zavod za automatiku i računalno inženjerstvo); Zagreb
• Datum i država obrane: 2015, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika; Automatizacija i robotika
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 621.3 - Elektrotehnika

Sažetak

That they will try to give maximal advantage to the desired set of multimedia processing applications running on a many-core processor. They enable the network to prioritize desired traffic and to schedule and route it through NoC with proposed Smart Stream Priority Routing (SSMPR) routers. SSMPR routers are a single-hop multiple asynchronous repeated traversal routers that can dynamically create virtual paths and traverse flits in just one network cycle over several links and routers. Optimizations of multimedia processing applications for the proposed architectures is proposed and implemented with a goal of efficient processing of data. Two multimedia processing applications are described: image compression based on predictive coding and H.264 video coder. Prioritization of traffic is performed for the data and computationally intensive parts of the predictive coding application, using a streaming model of computation. H.264 application has been optimized on the frame level granularity with prioritizing the threads encoding the frames. Experiments and simulation results show speedups and prove that SSMPR architecture proposed in the thesis has a potential to improve priority application execution on many-core architectures. Proposed architectures and algorithms are scalable and show reduction in energy consumption.

Sažetak (hrvatski)

Ova doktorska disertacija predstavlja istražvanje u podrućju obrade multimedije na mnogojezgrenim arhitekturama. Predložene su nove arhitekture koje omogućuju prenosenje informacije o prioritetnom prometu i prenošenje prioritetnog prometa s višim prioritetom. Zajedno s arhitekturama predloženi su i algoritmi za umjeravanje i raspoređivanje tokova podataka. Ova vrsta algoritama za kvalitetu usluge su algoritmi koji će pokušati s najboljim performansama prenijeti pakete što znači da će pokušati dati maksimalnu prednost željenom skupu aplikacija za obradu multimedije koje rade na višejezgrenom procesoru. Oni omogućuju mreži da prioritizira određeni promet, rasporedi i usmjeri ga kroz mrežu na čipu pomoću "Smart Stream Priority Routing" (SSMPR) usmjerivaća. SSMPR usmjerivaći mogu napraviti virtualne putove i prenijeti paketiće u samo jednom mrežnom ciklusu preko nekoliko poveznica i usmjerivaća. U cilju učinkovitog procesiranja podataka, predložena je i implementirana optimizacija aplikacija za obradu multimedije za predložene arhitekture. Opisane su dvije aplikacije za obradu multimedijskih podataka: kompresija slika bazirana na prediktivnom kodiranju i H.264 video koder. Prioritizacija prometa se vrši za dijelove aplikacije za prediktivno kodiranje koji su podatkovno i računski zahtjevni, koristeći tokovni računalni model. H.264 aplikacija je optimizirana na razini okvira s prioritizacijom dretvi koje vrse kodiranje. Eksperimenti i simulacijski rezultati pokazuju ubrzanja i dokazuju da predložena SSMPR arhitektura ima potencijal da ubrza izvođenje prioritetnih aplikacija na višejezgrenim arhitekturama. Predložene arhitekture i algoritmi su skalabilni i pokazuju smanjenu potrošnju energije.

• Ključne riječi: Many-core Architecture; Network-on-Chip; Multimedia Processing; Quality of Service; Priority Traffic; Routing and scheduling algorithm; Parallel Processing; Streaming Model of Computation
• Ključne riječi (hrvatski): mnogojezgrene arhitekture; mreža na čipu; obrada multimedijskih podataka; kvaliteta usluge; prioritetni promet; algoritmi za usmjeravanje i raspoređivanje; paralelno procesiranje; tokovni računalni model
• Jezik: engleski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:848483
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika i računarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski doktorski; Akademski / stručni naziv: Doktor znanosti elektrotehnike i računarstva (dr.sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: 159 str. ; 30 cm.
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2019-04-15 15:41:06