Diseño e implementación de arquitecturas para estructuras paralelas

Este trabajo de investigación explora el diseño e implementación de arquitecturas paralelas que permiten el procesamiento en paralelo de datos. Se consideró, como caso de estudio, el procesamiento en tiempo real del algoritmo del filtro de partículas para aquellas aplicaciones que requieren miles...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Pasciaroni, Alejandro
Otros Autores: Julián, Pedro
Formato: tesis de maestría
Lenguaje:Español
Publicado: 2015
Materias:
Ingeniería
Circuitos integrados VLSI
Arquitecturas digitales
Filtro de partículas
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/4423
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description Este trabajo de investigación explora el diseño e implementación de arquitecturas paralelas que permiten el procesamiento en paralelo de datos. Se consideró, como caso de estudio, el procesamiento en tiempo real del algoritmo del filtro de partículas para aquellas aplicaciones que requieren miles de ellas. En estos casos el algoritmo presenta un cuello de botella en el tiempo de ejecución debido al remuestreo, la única operación del algoritmo cuyo procesamiento no puede ser paralelizado en forma directa. El estudio tuvo como objetivos la revisión bibliográfica sobre los algoritmos de remuestreo e implentación del filtro de partículas y por último la proposición de arquitecturas digitales para un elemento de procesamiento para luego considerar arquitecturas con procesamiento distribuido. Se revisionaron las estrategias de paralelización del algoritmo de remuestreo y se llevó acabo una evaluación cualitativa y cuantitativa del comportamiento de las mismas. La estrategia seleccionada para las arquitecturas propuestas es el remuestreo distribuido que se basa en la distribución del remuestreo en grupos de partículas. De la evaluación se concluye que si se aumenta la cantidad de partículas por grupo se reduce el error en la estimación pero no sucede lo mismo si se aumenta la cantidad de grupos de igual cantidad de partículas. Se propusieron tres arquitecturas digitales basadas en el remuestreo distribuido. Las dos primeras arquitecturas se basan en el modelo computacional Dataflow y la tercera arquitectura es un arreglo de procesadores de propósito general que integran una arquitectura Single Instruction Multiple Data (SIMD). El primer diseño prioriza la tasa de procesamiento mientras que los otros dos el área de silicio requerida. Para reducir el área del elemento de procesamiento se recurrió a la multiplexación en tiempo de ciertos recursos computacionales. Se realizó un análisis comparativo en términos de tiempo de ejecución y área de silicio de las arquitecturas propuestas. Se observa que el multiplexado en tiempo de recursos resulta exitosa en la reducción del área total. Por otra parte a igual número de grupos de procesamiento instanciados resultará conveniente el Diseño 1 si se prioriza la tasa de procesamiento y el Diseño 2 si la prioridad es minimizar el área de silicio. El Diseño 3 no presenta ventaja respecto al Diseño 1 a pesar de disponer de un diseño regular y un elemento de procesamiento más versátil.
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