A Decision-Making Method for Run-Time Structural Adaptation Of FPGA-Based SOCS to Variations in Workload, Power Budget, Die Temperature, and Hardware Resources
Notice bibliographique
Résumé
Embedded systems for application domains like robotics, aerospace, defense, etc. nowadays are developed on System-on-Chip (SoC) platforms based on Field Programmable Gate Array (FPGA) devices to support computation-intensive multi-task multi-modal dynamic workloads common for these applications. These systems therefore face the challenge to sustain the performance of their dynamic workloads in presence of variations in power budget, die temperature, and/or occurrence of hardware faults. This work proposes Run-time Structural Adaptation (RTSA) as a mechanism for mitigating these factors. One of the major contributions of this work is creation of a run-time decision-making method, “Explorer”, to carry out RTSA for FPGA-based SoCs and mitigate variations in the internal and external factors simultaneously. Whenever there is a change in the system’s set of constraints, Explorer selects an appropriate variant of hardware processing circuit for each active task from a large design space to form a system configuration that satisfies each task’s performance specification and all other system constraints. To support the practical deployment of Explorer, this work presents a method to derive run-time power consumption and die temperature estimation models for any FPGA-based device. This novel methodology of model derivation based on the FPGA platform and application running on it is another contribution of this work. The model derivation methods are formulated after detailed experimental analysis of power consumption and thermal behaviors of recent FPGA devices. Explorer can evaluate potential system configurations using the derived models to select a suitable system configuration for RTSA. Experimental implementation of Explorer on the Zynq XC7Z020 SoC shows worst case execution time of 130 us, which demonstrates its suitability for RTSA for most applications associated with multi-stream computation-intensive tasks. This work also proposes an approach for automating model derivation which helps systems self-derive their model coefficients during system production and re-derive them due to changes in system platform, application, and/or environmental conditions. This significantly reduces model derivation time while avoiding any human involvement. This work thus presents the methods and models necessary to enable real systems utilizing FPGA devices to carry out RTSA and sustain their dynamic workloads amid dynamic environmental and hardware resource constraints.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».