Simulated Annealing em Hardware com Múltiplas Threads em Pipeline para Posicionamento em CGRAs

Abstract

O uso de aceleradores com paralelismo espacial, como os CGRAs, são soluções promissoras em desempenho e eficiência energética. O desempenho dos CGRAs dependem dos compiladores para explorar o paralelismo das aplicações, sendo o mapeamento da aplicação um dos grandes desafios. A primeira etapa deste processo é o posicionamento, cuja eficiência impacta diretamente nos passos seguintes que são o roteamento e o escalonamento. Este trabalho apresenta uma implementação em hardware, usando field-programmable gate arrays (FPGA), para o algoritmo Simulated Annealing (SA). Os resultados mostram uma aceleração de 7 a 30 vezes em relação ao estado da arte sem sacrificar a qualidade da solução, podendo ser de 70 a 300 vezes mais rápido com o uso de múltiplas unidades de posicionamento. O algoritmo foi implementado em pipeline com múltiplas threads para esconder a latência, onde uma iteração completa do SA executa em apenas dois ciclos de relógio do FPGA.