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Enregistrement W1814257940 · doi:10.7907/358s-cw22.

An ultra-low-energy, variation-tolerant fpga architecture using component-specific mapping

2013· dissertation· en· W1814257940 sur OpenAlexaboutno aff
André DeHon, Nikil Mehta

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueLow-power high-performance VLSI design
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRouting (electronic design automation)Computer scienceField-programmable gate arrayComponent (thermodynamics)Benchmark (surveying)Energy (signal processing)RouterPropagation delayReal-time computingEmbedded systemComputer network

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

As feature sizes scale toward atomic limits, parameter variation continues to increase, leading to increased margins in both delay and energy. Parameter variation both slows down devices and causes devices to fail. For applications that require high performance, the possibility of very slow devices on critical paths forces designers to reduce clock speed in order to meet timing. For an important and emerging class of applications that target energy-minimal operation at the cost of delay, the impact of variation-induced defects at very low voltages mandates the sizing up of transistors and operation at higher voltages to maintain functionality. With post-fabrication configurability, FPGAs have the opportunity to self-measure the impact of variation, determining the speed and functionality of each individual resource. Given that information, a delay-aware router can use slow devices on non-critical paths, fast devices on critical paths, and avoid known defects. By mapping each component individually and customizing designs to a component's unique physical characteristics, we demonstrate that we can eliminate delay margins and reduce energy margins caused by variation. To quantify the potential benefit we might gain from component-specific mapping, we first measure the margins associated with parameter variation, and then focus primarily on the energy benefits of FPGA delay-aware routing over a wide range of predictive technologies (45 nm–12 nm) for the Toronto20 benchmark set. We show that relative to delay-oblivious routing, delay-aware routing without any significant optimizations can reduce minimum energy/operation by 1.72× at 22 nm. We demonstrate how to construct an FPGA architecture specifically tailored to further increase the minimum energy savings of component-specific mapping by using the following techniques: power gating, gate sizing, interconnect sparing, and LUT remapping. With all optimizations considered we show a minimum energy/operation savings of 2.66× at 22 nm, or 1.68–2.95× when considered across 45–12 nm. As there are many challenges to measuring resource delays and mapping per chip, we discuss methods that may make component-specific mapping more practical. We demonstrate that a simpler, defect-aware routing achieves 70% of the energy savings of delay-aware routing. Finally, we show that without variation tolerance, scaling from 16 nm to 12 nm results in a net increase in minimum energy/operation; component-specific mapping, however, can extend minimum energy/operation scaling to 12 nm and possibly beyond.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,439
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,205
Écart entre enseignants0,194 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations12
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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