Найти

Результаты поиска

• МЕТОД ГЕНЕРАЦИИ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

  А.А. Диченко , И. И. Левин , Д.А. Сорокин

  33-46

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Для реконфигурируемых вычислительных систем на базе ПЛИС эффективными прикладными программами являются параллельно-конвейерные программы, обеспечивающие реальную производительность более 50% от пиковой. Статья посвящена решению проблемы сокращения времени их разработки. Вычислительные структуры таких программ используют большой объём вычислительного ресурса ПЛИС, функционирующих на  высокой тактовой частоте. Однако одновременная максимизация объёма задействованного ресурса ПЛИС и тактовой частоты находится в некотором противоречии, поскольку при большом заполнении снижается вариативность размещения функциональных узлов вычислительных структур и коммутационная матрица ПЛИС при трассировке информационных каналов между ними не обеспечивает требуемых характеристик по времени  распространения сигналов. Более того в современных САПР алгоритмы размещения и трассировки учитывают только архитектурные и геометрические особенности ПЛИС. Поэтому при использовании большого числа специализированных примитивов, вариативность размещения которых крайне мала, достижение высоких тактовых частот в автоматическом режиме синтеза практически невозможно. Для решения этой проблемы также необходимо учитывать информационные зависимости между функциональными узлами вычислительных структур, но характер информационных зависимостей решаемых задач различных предметных областей может существенно отличаться. Поэтому разработчики вынуждены каждый раз вручную размещать на ПЛИС функциональные узлы путём создания скриптовых инструкций топологических ограничений. Время формирования топологических ограничений для ПЛИС прежних поколений было приемлемым, поскольку они содержали, как правило, до нескольких сотен специализированных примитивов. Однако в современных ПЛИС их количество достигает нескольких тысяч и даже десятков тысяч штук, что приводит к значительному увеличению времени разработки эффективных прикладных программ. Предлагаемый метод позволяет автоматизировать процесс разработки топологических ограничений вычислительных структур. Исследования были проведены при разработке прикладных программ решения ряда задач на основе алгоритмов БПФ, AES и
  LU-разложения для реконфигурируемого компьютера «Tertius-2». В результате значительного сокращения временных затрат, обусловленных числом итераций оптимизации вычислительных структур, общее время синтеза было сокращено до трех раз

• ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РЕКУРСИВНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ НА РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

  С. А. Дудко

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Рассматриваются методы информационно-эквивалентных преобразований некото-
  рых видов нелинейных вычислительных структур с обратными связями: квадратичных,
  дробных и условных. Наличие обратных связей в конвейерной вычислительной структуре,
  решаемых на реконфигурируемых вычислительных системах прикладных задач, приводит к
  замедлению скорости формирования данных, так как для вычисления очередного значения
  требуется дождаться результата по обратной связи. При этом замедление происходит
  не только на участке с обратной связью, но и во всей вычислительной структуре, что
  приводит к увеличению времени, за которое данная задача может быть решена. Преды-
  дущие фрагменты вынуждены задерживать свои данные перед подачей в обратную связь,
  а последующие вынуждены простаивать, ожидая данные на выходе обратной связи. На
  сегодняшний день не существует средств автоматического проектирования прикладных
  задач для реконфигурируемых вычислительных систем, которые оптимизировали бы та-
  кие вычислительные структуры в автоматическом режиме. Поэтому пользователь вы-
  нужден самостоятельно изучать текст исходной программы и искать в нем выражения,
  содержащие обратные связи, а затем оптимизировать их. Это приводит к увеличению
  времени, требующегося для создания эффективных прикладных программ. Предложенные
  методы преобразований позволяют сократить интервал обработки данных (в лучшем
  случае до единицы) при решении прикладных задач на реконфигурируемых вычислительных
  системах. Для реализации информационно-эквивалентных преобразований необходимо,
  чтобы в вычислительной системе имелся дополнительный аппаратный ресурс. Реализация
  данных преобразований в оптимизирующем синтезаторе схемотехнических решений по-
  зволяет проводить оптимизацию вычислительной структуры с обратными связями авто-
  матически. Это позволяет сократить время разработки эффективных прикладных про-
  грамм, содержащих обратные связи, с нескольких дней до нескольких минут.