+ All Categories
Home > Documents > Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N Control Instruction Memory Interconnect The SIMD...

Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N Control Instruction Memory Interconnect The SIMD...

Date post: 19-Jan-2018
Category:
Upload: wendy-harper
View: 225 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Description:
Xetal-II Philips, NXP, TU/e
17
Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N Control Instructi on Memory Interconnec t The SIMD Concept
Transcript
Page 1: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

Data/Frame Memory

PE 0

PE 1

PE 2

PE 3

PE N

… …ControlInstruction Memory

Interconnect

The SIMD Concept

Page 2: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

Embedded Computer Architecture

5KK73 TU/e Henk CorporaalBart Mesman

SIMD: XETAL and IMAP

Page 3: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

Xetal-IIPhilips, NXP, TU/e

Page 4: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

XETAL-II

SRAM8051

ZigBee

CPLD

Xetal-II

Page 5: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

• 600 mW

• 90 nm CMOS

• 53.5 GOPS (arithmetic only) @ 84MHz

Best computationalefficient programmable silicon in 2007

[Kleihorst, et al.2007]

GPO

Out

I2C

GPIProgram

(16k x 56b)Data

(2k x 16b)

Linear Processor Array(320 PEs)

Sequential I/O Memory(2 lines x 320 words)

DIP DOPFrame Memory(2048 lines x 320 words)

IME

M (2

40 k

b)

OM

EM

,LU

T (2

40 k

b)

In

Xetal-II Processor

Page 6: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

PE 0 … ...

AGU

Frame Memory(2k entries)

PE 1 PE 319PE 1

Neighborhood Communication Network

All PEs access the same line of the Frame Memory

Xetal-II Memory Access

Page 7: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

Integrated Memory Array Processor IMAP (NEC)

Page 8: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

IMAP-CEIMAP-CE

IMAP-1

IMAP-VISION

1990   1995   2000 2005 2010

1

0.1

10

100

40MHz, 32PE/Chip

15MHz, 8PE /Chip

Peak Performance(GOPS)

100MHz, 128PE/Chip4-Way VLIW ,50GOPS

0.18um, 2 ~ 4Watt

IMAP-240MHz, 64PE/Chip

IMAPCARIMAPCAR

100MHz, 128PE/Chip4-Way VLIW+MAC, 100GOPS(-40℃ ~ 85 ), 0.13 um, ℃<2Watt

1000

IMAP Series Processors (NEC)

ISSCC’03

ISSCC’95

Year

11.0mm

11.0

mm

PE8 PE8 PE8 PE8 PE8

PE8 PE8 PE8 PE8 PE8

PE8 PE8 PE8

PE8 PE8 PE8

CP

EXTIFDPLL

IMAP-CE(32.7M Tr, 0.18um)

(PE8: eight PEs integration block)

CAMP’97

[Shorin Kyo, et al.2005]

Page 9: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

IMAPCAR Block Diagram and Features

Video IN

Video OUTP$,D$,STK RAM

EMEM

Host Processor

Control Processor (CP)

4 Way VLIW PE

4 Way VLIW PE

4 Way VLIW PE

SR0 SR1SR2

IMEM

IMEM

IMEMExte

rnal

Mem

. I/F

12.8 GByte/s0.8 GByte/s

0

1

127

SR3

128

EMEM

EMEM

EMEM

ADD MUL RDU

24 x 8b General Purpose Registers

To/Fr other PEs

To/Fr IMEM

LSU COMM

To/Fr CP

LOG

4) 128 individual RAM blocks

1) 128 4-Way VLIW PEs2) < 2W @ 100MHz3) 130nm CMOS

ALUx1,MULx1,LOGx1,LSUx1

Page 10: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

PE 0 … ...AGU

Ring-Connected Shift-Register Network

PE 1AGUPE 127AGU

8bit x 2K 8bit x 2K 8bit x 2K

IMAPCAR Memory Access: local addressing support

Each PE could access different lines of the MemoryRequires separate memory module per PE

Page 11: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

IMAPCAR2: XC core

(NEC)

Page 12: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

XC Core: SIMD/MIMD

90nm CMOS, 108MHz

[Shorin Kyo, et al.2009]

Page 13: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

XC Core: SIMD Mode

Page 14: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

XC Core: MIMD Support

Page 15: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

4 SIMD PE -> 1 MIMD FPU

Page 16: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

Xetal-Pro

TU/e : 2010

Page 17: Data/Frame Memory PE 0 PE 1 PE 2 PE 3 PE N  Control Instruction Memory Interconnect The SIMD Concept.

PE 0 … ...AGU

Frame Memory(2k entries)

PE 1 PE 319PE 1

Neighborhood Communication Network

Scratchpad Memory (32 entries)

Xetal-Pro Memory Access

All PEs access the same line of the Scratchpad Memory or Frame Memory

Characteristics:

1) 320 single-issue PEs

2) 80GOPS @ 125MHz

3) 65nm CMOS

4) 1pJ/op at sub-

threshold


Recommended