20.500.12556/RUL-83483 Zasnova in izvedba računskega jedra OpenCL z vezjem FPGA Design and implementation of OpenCL kernel in FPGA device V diplomskem delu smo predstavili zasnovo in izvedbo računskega jedra OpenCL z vezjem FPGA. Uvodoma smo podali problematiko in ključne rešitve za povečevanje zmogljivosti in učinkovitosti procesnih sistemov. Predstavili smo heterogene sisteme, navedli njihov razvoj in izvedbe strojne opreme. Načrtovanje programske opreme za tovrstne sisteme je izredno kompleksno. Rešitev je v ogrodju OpenCL, ki ga je zasnovalo podjetje Apple Inc. in ga prepustilo krovni organizaciji Khronos Group. V delu je predstavljen osnovni koncept ogrodja OpenCL in komponente, ki sestavljajo program napisan za heterogene sisteme. Namen ogrodja OpenCL je splošna uporabnost programa na različni strojni opremi. Za ta namen je podjetje Altera razvilo razvojno okolje Altera SDK za OpenCL, ki smo ga v delu detajlno predstavili. Osredotočili smo se na izvedbo računskega jedra z vezjem FPGA, saj ta predstavlja pomemben del razvoja heterogenih sistemov. Vezja FPGA se vse več pojavljajo v visoko zmogljivih računalniških sistemih HPC in v vgrajenih sistemih, kjer je pomemben dejavnik učinkovitost procesiranja. V primerjalni študiji smo primerjali čas izvajanja funkcije matričnega množenja na računskem jedru OpenCL z vezjem FPGA in z izvajanjem funkcije na splošnem procesorju CPU. Primerjali smo tudi različne izvedbe računskega jedra. Ugotovili smo: (i) da je čas izvajanja funkcije na računskem jedru OpenCL hitrejše za faktor 131 in (ii) da je računsko jedro FPGA-B za faktor 15 hitreje izvršilo funkcijo v primerjavi z FPGA-A. In this thesis we introduce a design and implementation of OpenCL kernel in FPGA. Initially we presented limits of increasing performances of traditional CPU technology. The end of frequency scaling has caused a shift to multicore processing. However, multicore processing has diminishing returns in terms of increasing true application performance due to limits in I/O and memory bandwidth. Heterogeneous computing is a solution to increase performances and efficiencies. However, writing software application for such computing system is a quite challenging. OpenCL is a framework for heterogeneous systems, which was developed by Apple Inc., but is now maintained by the Khronos Group. It allows programs to run on multicore CPUs, GPUs, DSPs and FPGAs. Altera introduced the SDK for OpenCL which convert the OpenCL code to kernels that can be run on an FPGA device. In this thesis we present a user-centric overview of Altera SDK for OpenCL. In the comparison study we take matrix multiplication function and compare the ordinary CPU execution time and the computed kernel time on FPGA. Within the same comparison study we compare computed kernel time of optimized FPGA-B kernel and non-optimized FPGA-A kernel as well. We find out, (i) that same calculation using the OpenCL model provide a speed of 131 times over the ordinary CPU execution and (ii) that only kernel optimization provide a speed of 15 times. OpenCL FPGA heterogeni sistemi računsko jedro Altera OpenCL FPGA heterogeneous computing kernel Altera true false false Slovenski jezik Angleški jezik Diplomsko delo 2016-06-16 08:32:13 2016-06-16 08:32:15 2022-08-01 23:23:50 0000-00-00 00:00:00 2016 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 1970-01-01 34154 Maraz_Domen_-_Zasnova_in_izvedba_racunskega_jedra_OpenCL_z_vezjem_FPGA.pdf Maraz_Domen_-_Zasnova_in_izvedba_racunskega_jedra_OpenCL_z_vezjem_FPGA.pdf 1 63FE5E4E9759C00ACA45389AD204541E 1c42d5162c62748797e30fde96acf51e2f2bc09193df5452753543a4a4d376a9 48f90720-a1ae-11eb-a523-00155dcfd717 20.500.12556/rul/2e6e00c1-abb4-453d-a977-382621cb29bc https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=86502 Fakulteta za elektrotehniko 0 0 0