SHF: Small: A General-purpose Parallel and Heterogeneous Task Graph Computing System for VLSI CAD

SHF:小型:用于 VLSI CAD 的通用并行异构任务图计算系统

基本信息

  • 批准号:
    2126672
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-10-01 至 2023-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The ever-increasing design complexity in very-large-scale integration (VLSI) implementation will soon far exceed what many existing computer-aided design (CAD) tools can scale with reasonable design time and effort. A key fundamental challenge is that CAD must incorporate new parallel paradigms comprising many-core central processing units (CPUs) and graphics processing units (GPUs) to achieve transformational performance and productivity milestones. However, this goal is impossible to achieve without a novel computing system to tackle the implementation complexities of parallelizing CAD, such as irregular task parallelism, large CPU-GPU dependent tasks, dynamic control flow, and distributed computing, which cannot be expressed and executed efficiently with mainstream parallel computing systems. The project investigates a new computing system to advance the current state-of-the-art by assisting everyone to efficiently tackle the challenges of designing, implementing, and deploying parallel CAD algorithms on heterogeneous nodes. The proposed open-source software and education activities will facilitate technology transfers and enable diverse industry-academia collaborations in a multidisciplinary community.This project aims to streamline the building of parallel CAD tools on heterogeneous nodes by researching a novel computing system that consists of three major components: (1) a new parallel and heterogeneous task graph programming model that enables CAD developers to express end-to-end parallelism using minimal programming effort, (2) an efficient system runtime to support the programming model with high performance optimized across latency, energy efficiency, and throughput, and (3) new heterogeneous algorithms and frameworks to speed up time-consuming physical synthesis tasks and timing closure flow. Furthermore, the project is establishing new formulations and theory results for heterogeneous graph partitioning and task scheduling that are generalizable and scalable to arbitrary heterogeneous domains. Outcomes of the project are being made open-source to encourage a wide range of CAD researchers and developers to participate in and contribute to the project for sharing new findings, ideas, educational resources, and technology.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
超大规模集成电路(VLSI)实现中不断增加的设计复杂性将很快远远超过许多现有的计算机辅助设计(CAD)工具可以通过合理的设计时间和精力进行扩展。一个关键的基本挑战是CAD必须纳入新的并行范例,包括众核中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU),以实现转型性能和生产力的里程碑。然而,这一目标是不可能实现的,如果没有一个新的计算系统来解决并行化CAD的实现复杂性,如不规则的任务并行性,大型CPU-GPU依赖的任务,动态控制流,和分布式计算,不能表达和执行有效的主流并行计算系统。该项目研究了一种新的计算系统,通过帮助每个人有效地解决在异构节点上设计、实施和部署并行CAD算法的挑战,来推进当前的最新技术水平。建议的开放源码软件和教育活动将促进技术转移,并在多学科社区中实现多样化的产学合作。该项目旨在通过研究一个由三个主要组件组成的新型计算系统,简化在异构节点上构建并行CAD工具的过程:(1)新的并行和异构任务图编程模型,其使得CAD开发者能够使用最少的编程工作来表达端到端并行性,(2)有效的系统运行时,以支持具有跨延迟、能量效率和吞吐量优化的高性能的编程模型,以及(3)新的异构算法和框架,以加速耗时的物理合成任务和定时闭合流。此外,该项目正在建立新的配方和理论成果的异构图划分和任务调度,是可推广和可扩展到任意异构域。该项目的成果正在开源,以鼓励广泛的CAD研究人员和开发人员参与该项目并为该项目做出贡献,以分享新的发现、想法、教育资源和技术。该奖项反映了NSF的法定使命,并且通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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知道了