Improving programmable logic controller performance based on scan time reduction

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Tasca, Laurence Crestani
• Orientador(a): Wagner, Flavio Rech
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Programação lógica; Arquiteturas multicore; Sistemas de automação; Circuitos integrados
• Palavras-chave em Inglês: Programmable logic controllers; Special architecture; Data flow machines; Circuit simulation theory; Memoization technique; Multi-cycle; Pipeline; Cycleaccurate simulator
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/211236

Desde a sua introdução, os controladores lógicos programáveis (CLPs) são massiva e predominantemente usados como o controlador central em sistemas de automação. Infelizmente, devido ao fraco desempenho da maioria desses dispositivos, o papel típico dos CLPs nos sistemas de automação é restrito a um mero controlador, uma vez que aplicações com requisitos computacionais mais sofisticados tendem a ser tratados por unidades de processamento externas juntamente com os CLPs. Para resolver esse problema, este trabalho aprimora novas propostas de arquitetura baseadas em máquinas data flow, teoria de simulação de circuitos e técnica de memoização para obter um aumento de desempenho com base na redução do tempo de scan. Juntamente com as melhorias arquitetônicas, esta dissertação avalia o impacto de diferentes tipos e quantidades de unidades de execução em um simulador de precisão de ciclo, desenvolvido especialmente para simular os núcleos de CLP. Além disso, para realizar uma avaliação robusta e completa, as áreas de silício das arquiteturas simuladas foram calculadas usando o framework McPAT para estabelecer a relação desempenho/área dos núcleos simulados. Os resultados da avaliação mostram nos melhores casos reduções no tempo de varredura de até 68% para núcleos com unidades de execução única e até 89% para núcleos com várias unidades de execução, além de uma redução de 50% no tempo de varredura com um pequeno impacto na área de silício.