Analizar y comparar el lenguaje de alto nivel SystemC frente a los de HDL. aplicación al diseño de sistemas de computo

La complejidad de los sistemas actuales de computación ha obligado a los diseñadores de herramientas CAD/CAE a acondicionar lenguajes de alto nivel, tipo C++, para la descripción y automatización de estructuras algorítmicas a sus correspondientes diseños a nivel físico. Los proyectos a realizar se encuadran dentro de una línea de trabajo consistente en estudiar la programación, funcionamiento de los lenguajes SystemC y SystemVerilog, sus herramientas asociadas y analizar cómo se adecuan a las restricciones temporales y físicas de los componentes (librerías, IP's, macro-celdas, etc) para su directa implementación. En una primera fase, y para este TFG, se estudiarán los componentes que conforman el framework elegido que es SystemC y su inclusión en herramientas de diseño arquitectural. Este conocimiento nos ayudará a entender el funcionamiento y capacidad de dicha herramienta y proceder a su correcto manejo. Analizaremos y estudiaremos unos de los lenguajes de alto nivel de los que hace uso dicha herramienta. Una vez entendido el contexto de aplicación, sus restricciones y sus elementos, diseñaremos una estructura hardware. Una vez que se tenga el diseño, se procederá a su implementación haciendo uso, si es necesario, de simuladores. El proyecto finalizará con una definición de un conjunto de pruebas con el fin de verificar y validar la usabilidad y viabilidad de nuestra estructura hardware propuesta.

Improvements in Hardware Transactional Memory for GPU Architectures

In the multi-core CPU world, transactional memory (TM)has emerged as an alternative to lock-based programming for thread synchronization. Recent research proposes the use of TM in GPU architectures, where a high number of computing threads, organized in SIMT fashion, requires an effective synchronization method. In contrast to CPUs, GPUs offer two memory spaces: global memory and local memory. The local memory space serves as a shared scratch-pad for a subset of the computing threads, and it is used by programmers to speed-up their applications thanks to its low latency. Prior work from the authors proposed a lightweight hardware TM (HTM) support based in the local memory, modifying the SIMT execution model and adding a conflict detection mechanism. An efficient implementation of these features is key in order to provide an effective synchronization mechanism at the local memory level. After a quick description of the main features of our HTM design for GPU local memory, in this work we gather together a number of proposals designed with the aim of improving those mechanisms with high impact on performance. Firstly, the SIMT execution model is modified to increase the parallelism of the application when transactions must be serialized in order to make forward progress. Secondly, the conflict detection mechanism is optimized depending on application characteristics, such us the read/write sets, the probability of conflict between transactions and the existence of read-only transactions. As these features can be present in hardware simultaneously, it is a task of the compiler and runtime to determine which ones are more important for a given application. This work includes a discussion on the analysis to be done in order to choose the best configuration solution.