src/edu/berkeley/slipway/demos/MicropipelineFifoDemo.java

   1 package edu.berkeley.slipway.demos;
   2
   3 import java.io.*;
   4 import java.util.*;
   5 import java.awt.*;
   6 import com.atmel.fpslic.*;
   7 import edu.berkeley.slipway.*;
   8 import edu.berkeley.slipway.gui.*;
   9 import static com.atmel.fpslic.FpslicConstants.*;
  10
  11
  12 /**
  13  *  This demo runs the asynchronous micropipeline fifo experiment from
  14  *  the FCCM paper.
  15  *
  16  *  Output is placed in misc/data/async/ as a collection of .csv
  17  *  files.  Each file is named sizeXXX.csv, where XXX is the capacity
  18  *  of the fifo.  Each line of each file is of the form
  19  *  occupancy,tokenrate where occupancy is the proportion of the fifo
  20  *  which is occupied (a number between 0 and 1) and tokenrate is the
  21  *  number of millions of tokens per second observed at a fixed point
  22  *  on the ring.  All files should be concatenated in order to
  23  *  reproduce the graphs in the paper.
  24  */
  25 public abstract class MicropipelineFifoDemo {
  26
  27     public SlipwayBoard slipway;
  28     public FpslicDevice fpslic;
  29     public FpslicDevice.Cell start;
  30
  31     // Abstract methods to implement //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  32
  33     protected abstract int  numDivisors();
  34     protected abstract void forceMasterSuccessor(boolean high);
  35     protected abstract void unForceMasterSuccessor(boolean state);
  36     protected abstract void unPauseMaster();
  37     protected abstract void unPauseSlaves();
  38     protected abstract void pauseMaster();
  39     protected abstract void pauseSlaves();
  40     protected abstract void resetAll();
  41     protected abstract int  init(int size);
  42     protected abstract int  init(int size, FpslicDevice.Cell start);
  43
  44     // Constructors //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  45
  46     public MicropipelineFifoDemo() throws Exception {
  47         System.err.println("MicropipelineFifoDemo: initializing board...");
  48         slipway = new SlipwayBoard();
  49         fpslic = slipway.getFpslicDevice();
  50     }
  51
  52     public void mainx(String[] s) throws Exception {
  53         System.err.println("MicropipelineFifoDemo: setting up scan cell...");
  54
  55         //if (s.length > 0 && s[0].equals("-g")) {
  56
  57         /*
  58         Gui vis = new Gui(fpslic, slipway, fpslic.getWidth(), fpslic.getHeight());
  59             Frame fr = new Frame();
  60             fr.setTitle("SLIPWAY Live Fabric Debugger");
  61             fr.addKeyListener(vis);
  62             fr.setLayout(new BorderLayout());
  63             fr.add(vis, BorderLayout.CENTER);
  64             fr.pack();
  65             fr.setSize(900, 900);
  66             vis.repaint();
  67             fr.repaint();
  68             fr.show();
  69         */
  70             //}
  71
  72         ExperimentUtils.setupScanCell(fpslic);
  73
  74         for(int i=0; i<255; i++) {
  75             slipway.readInterruptCount();
  76             System.err.print("\rMicropipelineFifoDemo: paranoia -- flushing interrupt count: " + i + "/254 ");
  77         }
  78         System.err.println();
  79
  80         for(int i=1; i<402; i+=2) go(i);
  81         System.err.println("MicropipelineFifoDemo: experiment is finished");
  82     }
  83
  84
  85     // Experiment Logic //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  86
  87     /** drain the fifo */
  88     protected void drain() {
  89         while(true){
  90             pauseMaster();
  91             pauseSlaves();
  92             resetAll();
  93             unPauseMaster();
  94             unPauseSlaves();
  95             slipway.readInterruptCount();
  96             try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { }
  97             int rc = slipway.readInterruptCount();
  98             if (rc!=0) {
  99                 System.err.println("flush() failed => " + rc);
 100                 try { Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) { }
 101                 continue;
 102             }
 103             break;
 104         }
 105     }
 106
 107     /** fill the fifo with "count" tokens */
 108     protected void fill(int count) {
 109         boolean yes = false;
 110         for(int i=0; i<count; i++) {
 111             pauseSlaves();
 112             forceMasterSuccessor(yes);
 113             unPauseSlaves();
 114             yes = !yes;
 115         }
 116         if (count>0)
 117             unForceMasterSuccessor(!yes);
 118     }
 119
 120     public void go(int size) throws Exception {
 121         int rsize = init(size, fpslic.cell(20, 20));
 122
 123         String sizes = rsize+"";
 124         while(sizes.length()<3) sizes = "0"+sizes;
 125         String fname = "misc/data/async/size"+sizes+".csv";
 126         if (!new File(fname).exists()) {
 127             System.err.println();
 128             System.err.println("MicropipelineFifoDemo:   fifo size is "+rsize+"...");
 129             PrintWriter outfile = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(fname)));
 130             for(int i=rsize; i>=0; i-=2)
 131                 test(i, rsize, outfile);
 132             outfile.flush();
 133             outfile.close();
 134         } else {
 135             System.out.println("MicropipelineFifoDemo: file " + fname + " already exists; skipping");
 136         }
 137     }
 138
 139     public void test(int count, int size, PrintWriter outfile) throws Exception {
 140         double[] results = new double[numtrials];
 141
 142
 143         int clockdivisor = 64;
 144         double occupancy = ((double)count)/((double)size);
 145         int clockrate = 24; // (in mhz)
 146
 147         for(int i=0; i<results.length; i++) {
 148             init(size);
 149             fpslic.flush();
 150             drain();
 151             fpslic.flush();
 152             fill(count);
 153             fpslic.flush();
 154
 155             unPauseMaster();
 156             unPauseSlaves();
 157             fpslic.flush();
 158
 159             slipway.readInterruptCount();
 160             Thread.sleep(1000);
 161             int tokens = slipway.readInterruptCount();
 162
 163             double elapsed = (double)(slipway.readInterruptCountTime()/clockrate);
 164
 165             int multiplier = 1;
 166             for(int j=0; j<numDivisors(); j++) multiplier *= 2;
 167             multiplier /= clockdivisor;
 168
 169             double result = (tokens*multiplier)/elapsed; // in millions
 170             results[i] = result;
 171         }
 172
 173         double max = 0;
 174         double min = Double.MAX_VALUE;
 175         double total = 0;
 176         for(int i=0; i<numtrials; i++) {
 177             max = Math.max(max, results[i]);
 178             min = Math.min(min, results[i]);
 179             total += results[i];
 180         }
 181         total -= max;
 182         total -= min;
 183         total /= (numtrials-2);
 184
 185         // result is transitions/sec
 186         outfile.println(size + ", " + occupancy + ", " + total);
 187         outfile.flush();
 188         System.out.println("num_tokens/capacity: "+count+"/"+size+
 189                            "  occupancy="+((int)(occupancy*100.0)) +"%"+
 190                            "  tokenrate=" + total);
 191     }
 192     private static final int numtrials = 5;
 193
 194     protected FpslicDevice.Cell topLeft() { return start.north().north(); }
 195
 196
 197
 198 }
 199
 200