Um framework para coprojeto de hardware/software para o módulo da dinâmica do modelo brasileiro de previsão do tempo - BRAMS

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Pereira, Erinaldo da Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: BRAMS; Co-design; Coprojeto; FPGA; Framework; HARP; OpenCL
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-27032019-145106/

O BRAMS (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System) é o sistema utilizado pelo CPTEC/INPE para previsão climática no Brasil. Este projeto de doutorado contribui para a modernização do código desse sistema a partir da implementação e avaliação de um framework para coprojeto de hardware/software do módulo da dinâmica do modelo climático BRAMS. Foi conduzido um estudo do código do BRAMS para verificar quais trechos poderiam ser acelerados em hardware. Com isso foram desenvolvidos kernels usando Intel OpenCL para serem executados em dispositivos programáveis do tipo FPGA. Este estudo utilizou o suporte e recursos do programa da Intel HARP (Heterogeneous Architecture Research Platform), que disponibilizou uma infraestrutura de computação heterogênea com processadores Xeon com um FPGA Arria 10 integrado. Foram conduzidos dois estudos de caso em que os resultados sugerem que é possível portar uma aplicação climática para uma máquina heterogênea que utiliza CPU e FPGA. Porém, para obter um desempenho satisfatório nessa nova arquitetura faz-se necessário domínio dos recursos disponíveis no Intel OpenCL para programar a máquina heterogênea e a aplicação alvo deve possuir uma estrutura de código que favoreça a execução de tais estruturas. Apesar do desempenho com o FPGA Arria 10 não ter sido superior ao do sistema executando apenas em Intel Xeon, o ganho em eficiência de energia justifica a migração do código para esta nova plataforma. Além disso, o framework desenvolvido possibilitará futuras implementações do BRAMS visando uma arquitetura heterogênea como alvo.