Juan Diego Echeverri E Microelectrónica y Control Universidad de Antioquia

Introducción  La computación móvil, combina la computación personal con las comunicaciones inalámbricas en dispositivos pequeños para ser portados la mayor parte del tiempo.  Durante los últimos años el volumen de venta de estos dispositivos móviles (celulares, PDA’s, Smart phones, handhelds) ha superado ampliamente las ventas de PCs de escritorio.  Estos dispositivos deben manejar diferentes tipos de datos que involucran complejos algoritmos que requieren elevado poder computacional,

El problema  Las aplicaciones y los estándares cambian frecuentemente, el resultado: rápida obsolescencia de los dispositivos Altos costos para los usuarios Poco tiempo en el mercado Basura electrónica  El ritmo al que crecen las baterías es inferior al crecimiento de la complejidad disponible en lo circuitos integrado.

¿Que es ARCOM?  ARCOM es una plataforma reconfigurable usada como dispositivo móvil.  El objetivo: Menor consumo de potencia y mayor desempeño al ejecutar ciertos algoritmos de alta complejidad.

¿Porqué Hardware Reconfigurable? Flexibilidad / consumo de potencia Desempeño / Costo FPGAs ASICs Procesadores de propósito general  Cálculo espacial (FPGAs) vs Cálculo temporal (Procesador)  Multiplexación en el mismo dispositivo de diferentes IPs (adaptabilidad)

¿Como se utiliza el hardware reconfigurable?  Co-Procesador multimedia  Desarrollo de IPs que puedan ser descargados desde Internet  Reprogramación a través del puerto JTAG  Conexión de la FPGA al bus de datos y direcciones del procesador

Arquitectura de la aplicación

Arquitectura general del sistema

ARCOM Reprogramación  Creación de módulos reconfigurables por conversión de los archivos SVF a XML  Permite un modo estándar de transmisión de datos  Se puede agregar información adicional  Es fácil realizar el parsing en la terminal.  La programación es más lenta

¿Como validar la conversión a XML?  XML Schema

Dentro de la terminal  La programación se hace a través del puerto JTAG de la FPGA conectada a puertos de propósito general. Parsing en la terminal del XML con Xerces (Apache Project) Driver tipo char en Linux Reprogramación total de la FPGA tarda aproximadamente 4s.

Aplicación de usuario  Entorno de ventanas QT/Embedded – QTOPIA. Mejor desempeño, menor consumo (Ver presentación de Monica) Una gran comunidad de desarrolladores No es gratis Buenas herramientas de desarrollo (ej. designer)

Consumo de potencia – rendimiento DES Datos Encriptados 238Mbytes de datos Tiempo de Procesamiento 19.96s Consumo promedio: 1.269mW Energía por MegaByte uJoules Velocidad de encripción 11.92MBytes por segundo Datos Encriptados 200Kbytes de datos Tiempo de Procesamiento 15.57s Consumo promedio: 353mW Energía por MegaByte Joules Velocidad de encripción 12.84KBytes por segundo

Consumo de potencia - DCT Bloques decodificados 1200 bloques de 8x8 Tiempo de procesamiento 23.35s Consumo de potencia 314mW Energía aplicar la DCT a 1200 bloques Joules Velocidad de procesamiento 0.04 imágenes por segundo Bloques decodificados bloques de 8x8 Tiempo de procesamiento 10.00s Consumo de potencia 698uW Energía aplicar la DCT a 1200 bloques 1.07uJoule Velocidad de procesamiento 651 imágenes por segundo

 Una aplicación más real RESULTADOS

ESTADÍSTICAS  LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN UTILIZADOS C:  Desarrollo de múltiples drivers para el kernel de Linux.  Desarrollo de programador JTAG para HC08 C++  Parsing de XML en la terminal  Diseño de Interfaces gráficas para QT/Embedded Python  Parsing de XML en la terminal y manipulación del driver Java  SVF2XML VHDL  Controladores para las IPs de prueba (DES y DCT) ANTLR  Descripción de la gramática del SVF  HERRAMIENTAS CROSS-COMPILADAS Python PyXML Xerces QT/Embedded Qtopia Konqueror - Embedded

TRABAJO FUTURO  (Opcional) Reconfiguración parcial dinámica de la FPGA (Es complicado para Spartan-3)  Implementación de los algoritmos de prueba con técnicas de bajo consumo  Finalización del prototipo