Aprimorando o Design de Hardware com a Churchroad
Uma nova ferramenta simplifica o design de hardware otimizando o uso de DSPs.
Gus Henry Smith, Colin Knizek, Daniel Petrisko, Zachary Tatlock, Jonathan Balkind, Gilbert Louis Bernstein, Haobin Ni, Chandrakana Nandi
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Índice
- Principais Problemas nas Técnicas Atuais
- Problema Um: Esboços São Difíceis de Escrever
- Problema Dois: Limitações das Ferramentas Atuais
- Apresentando uma Nova Solução
- Uma Nova Ferramenta: Churchroad
- Detalhando o Processo
- Passo 1: Encontrando o Design
- Passo 2: Propondo Implementação de DSP
- Passo 3: Fazendo Funcionar
- Passo 4: Juntando Tudo
- Resumo dos Benefícios
- Perspectivas Futuras
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
No mundo da criação de hardware, existem ferramentas que ajudam a conectar grandes ideias a partes pequenas. Imagina tentar encaixar um plano grandioso de um prédio moderno em um conjunto de blocos LEGO. Parece complicado, né? É isso que os designers de hardware fazem quando pegam designs de alto nível e tentam encaixá-los em peças de hardware específicas, como FPGAs (Field Programmable Gate Arrays). Às vezes, essas ferramentas não conseguem usar todas as funcionalidades dessas peças de hardware de forma eficiente.
Um desafio comum aparece quando tentamos fazer partes complexas, como processadores de sinal digital (DSPS), trabalharem juntas. Você pode pensar nos DSPs como os chefs especiais da nossa cozinha, capazes de preparar pratos específicos. Mas, quando pedimos para eles prepararem vários pratos ao mesmo tempo, nossas ferramentas atuais costumam falhar. Elas podem chamar vários chefs (DSPs) quando um único chef poderia dar conta de várias tarefas ao mesmo tempo.
Para melhorar as coisas, alguns caras espertos tentaram usar um novo método chamado síntese de programa guiada por esboço. Esse método tenta mapear designs de alto nível para o hardware de forma mais inteligente. Mas aí vêm os percalços! Primeiro, criar esses Esboços, que funcionam como plantas, não é fácil. Precisa de bastante expertise e pode ser uma dor de cabeça escrever. Segundo, o software que ajuda a fazer esses esboços às vezes empaca em tarefas como multiplicação, que é bem comum em designs de hardware.
Principais Problemas nas Técnicas Atuais
Vamos dividir isso.
Problema Um: Esboços São Difíceis de Escrever
Imagina que te pedem para desenhar como é a casa dos seus sonhos, mas você tem que fazer isso com bem poucos detalhes-só uns rabiscos e curvas. É mais ou menos isso que os usuários do Lakeroad enfrentam. Eles precisam fornecer um esboço de como seus designs devem ser, mas escrever esses esboços demora e exige saber muito sobre como os designs funcionam.
Problema Dois: Limitações das Ferramentas Atuais
O segundo problema é que os solucionadores de código aberto, o software que ajuda a fazer esses esboços funcionarem, têm dificuldade em lidar com multiplicação e designs maiores. É como tentar montar um quebra-cabeça, mas perceber que as peças são tantas que não cabem na caixa. Esses solucionadores podem travar ou simplesmente desistir quando enfrentam tarefas complexas.
Apresentando uma Nova Solução
Aqui é onde nosso novo amigo entra em cena-saturação de igualdade, ou eqsat para os íntimos. Pense no eqsat como um assistente amigável que pode ajudar a dividir aqueles grandes desafios em tarefas menores e mais gerenciáveis. É como cortar um grande bolo em pedaços menores para que todo mundo possa aproveitar, em vez de tentar enfiar o bolo inteiro na boca de uma vez.
Usando eqsat, podemos lidar com designs maiores em partes e compilar uma a uma. Isso ajuda a facilitar as coisas para os solucionadores e elimina a necessidade de os usuários se estressarem com esboços. Então, chega de desenhar casas só com rabiscos!
Uma Nova Ferramenta: Churchroad
Chegou o Churchroad, a nova ferramenta que usa eqsat para mapear designs sem precisar daqueles esquemas chatos. É como ter uma caixa mágica que não só organiza seus brinquedos, mas também sabe como construir estruturas incríveis com eles. O Churchroad pega um design de alto nível e usa as regras do eqsat para descobrir a melhor forma de dividi-lo em partes mais simples que podem ser gerenciadas com mais facilidade.
Como funciona? Primeiro, o Churchroad identifica partes do design que podem ser implementadas usando DSPs, as peças de hardware especializadas que falamos antes. As regras do Churchroad ajudam a procurar pelo design, marcar implementações potenciais de DSP e depois chamar o Lakeroad para ajudar.
Detalhando o Processo
Agora, vamos dar uma olhada mais de perto em como o Churchroad funciona.
Passo 1: Encontrando o Design
Imagina que você tem uma receita de um bolo delicioso. Antes de assar, você precisa entender cada ingrediente e sua função. O Churchroad começa com um design de alto nível, como nossa receita, e depois identifica quais partes do design podem ser melhoradas usando DSPs.
Passo 2: Propondo Implementação de DSP
Uma vez que as áreas potenciais de DSP são identificadas, o Churchroad propõe essas áreas para o Lakeroad, que atua como um chef de confiança que sabe exatamente como lidar com aqueles ingredientes. Diferente de antes, onde os usuários tinham que fornecer seus próprios esboços, o Churchroad gera esses esboços automaticamente. É como ter um assistente de cozinha esperto que sabe exatamente como picar, misturar e assar.
Passo 3: Fazendo Funcionar
Depois que o Churchroad coleta todas as informações necessárias, ele envia essas propostas para o Lakeroad. O Lakeroad pega essas propostas e sugere as melhores maneiras de implementá-las. Pense nisso como nosso chef agora pegando os ingredientes e preparando o bolo.
Passo 4: Juntando Tudo
Uma vez que o Lakeroad termina de cozinhar um plano, o Churchroad junta tudo em um design final. Isso significa que, sem a dor de cabeça extra de escrever esboços e lidar com multiplicações complexas, os usuários podem ter seus designs prontos para uso.
Resumo dos Benefícios
Então, o que ganhamos com tudo isso?
-
Mais Fácil de Usar: Chega de dor de cabeça com esboços! O Churchroad simplifica o processo de design gerando automaticamente os esboços necessários.
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Lida com Tarefas Complexas: O Churchroad pode dividir grandes tarefas em menores, permitindo que os solucionadores trabalhem sem travar em multiplicações complicadas.
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Designs Mais Eficientes: Ao otimizar o uso dos DSPs, o Churchroad pode usar melhor os recursos de hardware, o que significa que os designs são mais rápidos e baratos de implementar.
Perspectivas Futuras
E aí, o que vem a seguir para o Churchroad? O sonho é usar eqsat não só para essa ferramenta, mas para se conectar com outras ferramentas que podem ajudar no processo de mapeamento tecnológico. Imagina uma equipe inteira de especialistas trabalhando juntos de forma tranquila, cada um com sua especialidade, para criar designs ainda melhores e mais rápidos.
No futuro, também esperamos aprimorar ainda mais o Churchroad automatizando suas regras completamente. Isso significa nada de trabalho manual, só pura eficiência!
Conclusão
No fim das contas, o Churchroad ilumina um jeito melhor de mapear designs para hardware. Como um fiel escudeiro, ele ajuda os designers a navegarem pelos desafios com facilidade, permitindo um trabalho mais suave e eficiente. Imagina um mundo onde os designs de hardware são tão fáceis de criar quanto uma torta-agora esse é um mundo que vale a pena sonhar!
Então, vamos brindar, ou talvez uma fatia de bolo, ao futuro do design de hardware, onde complexidade encontra simplicidade e todo mundo pode construir seus sonhos sem as dores de cabeça. Boas criações!
Título: Scaling Program Synthesis Based Technology Mapping with Equality Saturation
Resumo: State-of-the-art hardware compilers for FPGAs often fail to find efficient mappings of high-level designs to low-level primitives, especially complex programmable primitives like digital signal processors (DSPs). New approaches apply sketch-guided program synthesis to more optimally map designs. However, this approach has two primary drawbacks. First, sketch-guided program synthesis requires the user to provide sketches, which are challenging to write and require domain expertise. Second, the open-source SMT solvers which power sketch-guided program synthesis struggle with the sorts of operations common in hardware -- namely multiplication. In this paper, we address both of these challenges using an equality saturation (eqsat) framework. By combining eqsat and an existing state-of-the-art program-synthesis-based tool, we produce Churchroad, a technology mapper which handles larger and more complex designs than the program-synthesis-based tool alone, while eliminating the need for a user to provide sketches.
Autores: Gus Henry Smith, Colin Knizek, Daniel Petrisko, Zachary Tatlock, Jonathan Balkind, Gilbert Louis Bernstein, Haobin Ni, Chandrakana Nandi
Última atualização: Nov 19, 2024
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.11036
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.11036
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao arxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.
Ligações de referência
- https://github.com/gussmith23/churchroad
- https://github.com/IanBriggs/haploid
- https://arxiv.org/pdf/2406.04696
- https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/1411204.1411253
- https://xilinx.github.io/mlir-air/index.html
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7442835
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7858326