Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка32/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   60

Мельник1 В.А., Броді2 О.В.


1- Національний університет «Львівська політехніка» (Україна)

2- Ужгородський національний університет (Україна)

Питання логічного синтезу спеціалізованих процесорів
в самоконфігуровних комп'ютерних системах



В доповіді показано актуальність подальшого розвитку нового класу високопродуктивних комп’ютерних засобів – самоконфігуровних комп’ютерних систем в частині функціонування засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів. Визначено функції і сформовано базові вимоги до цих засобів та виділено завдання подальших досліджень їх застосування в самоконфігуровних комп'ютерних системах.
1. Вступ

Сьогодні одним з найперспективніших напрямів діяльності в сфері високопродуктивних обчислень є створення реконфігуровних комп’ютерних систем (РККС). РККС склали конкуренцію іншим типам високопродуктивних комп’ютерних систем завдяки високим технічним характеристикам сучасних кристалів програмовних логічних інтегральних схем (ПЛІС) – апаратній основі реконфігуровного середовища РККС, та досягненням у галузі технологій проектування спеціалізованих процесорів, що підлягають синтезу в реконфігуровному середовищі РККС. Підключення синтезованих в реконфігуровному середовищі спеціалізованих процесорів, структура яких в тій чи іншій мірі враховує особливості виконуваних алгоритмів, до комп’ютерної системи на основі універсальних процесорів, дозволяє на 2-3 порядки підняти її продуктивність. Разом з тим, РККС притаманні й деякі проблеми, а саме: для розв’язання задачі проектування та синтезу спеціалізованих процесорів в реконфігуровному середовищі, зміни його конфігурації, а перед цим розподілу обчислювального навантаження між універсальними та спеціалізованими процесорами РККС необхідне залучення значних людських ресурсів та часу, що кардинально знижує її ефективність. Крім того, клас завдань, на яких РККС є ефективною, залишається вузьким, і залежить від функціональних характеристик реалізованих в реконфігуровному середовищі спеціалізованих процесорів, зміна яких вимагає від користувача, якнайменше, повторної зміни конфігурації реконфігуровного середовища.

Вказаних недоліків позбавлені самоконфігуровні комп’ютерні системи – новий клас високопродуктивних комп’ютерних засобів на основі пристроїв реконфігуровної логіки. Концепцію побудови таких систем та метод самоконфігурування запропоновано в роботі [1]. Одним з першочергових питань, які потребують подальшого вирішення для впровадження самоконфігуровних комп’ютерних систем, є розроблення та реалізація методів та засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів в цих системах. Огляду завдань цього напряму розвитку самоконфігуровних комп’ютерних систем і присвячена дана доповідь.

2. Самоконфігуровні комп'ютерні системи

Самоконфігуровна комп’ютерна система (СККС) – це комп’ютерна система, яка містить універсальний комп’ютер, реконфігуровне середовище, побудоване на основі ПЛІС або інших типів інтегральних схем програмовної логіки, а також програмні засоби, які під час компіляції програми самостійно виокремлюють з неї такі фрагменти, виконання яких в реконфігуровному середовищі прискорює роботу комп’ютерної системи, і розподіляють програму на підпрограму універсального комп’ютера та сформовану з виокремлених фрагментів підпрограму реконфігуровного середовища, компілюють підпрограму універсального комп’ютера в виконавчий файл, а підпрограму реконфігуровного середовища в файл його конфігурації, під час завантаження програми за командою користувача самостійно створюють в цьому середовищі спеціалізований процесор для виконання підпрограми реконфігуровного середовища та, під час виконання програми, самостійно організують його функціонування та взаємодію з універсальним комп’ютером.

Термін «самоконфігуровна» у відношенні до комп’ютерної системи означає, що всі дії з опрацювання інформації в ній, починаючи від розподілу програми між універсальним комп’ютером та реконфігуровним середовищем до створення файлу конфігурації реконфігуровного середовища, а також конфігурування реконфігуровного середовища, виконуються комп’ютерною системою самостійно за командою користувача.

3. Вимоги до засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів в самоконфігуровних комп'ютерних системах

Функціями засобів логічного синтезу процесорів та конфігурування ПЛІС реконфігуровного середовища є виконання логічного синтезу згенерованої системою генерування програмної моделі спеціалізованого процесора і створення файлу конфігурації ПЛІС на етапі компіляції програми, а також завантаження цієї конфігурації до ПЛІС реконфігуровного середовища на етапі її виконання. Відповідно до вказаних функцій можна виділити наступні вимоги до засобів логічного синтезу процесорів та конфігурування ПЛІС:



  1. Підтримка того типу, серії і типу корпусу ПЛІС, на основі яких побудовано реконфігуровне середовище СККС. З метою економії пам'яті для зберігання програмних засобів СККС та для прискорення функціонування бібліотеку засобів логічного синтезу та конфігурування доцільно обмежити тими типом, серією і типом корпусу ПЛІС, на основі яких побудовано реконфігуровне середовище.

  2. Виконання логічного синтезу спеціалізованого процесора за прийнятний для компіляції програми час, що необхідно забезпечити відповідними налаштуваннями засобів логічного синтезу та їх оптимізацією.

  3. Мінімальний час виконання реконфігурування ПЛІС. Ця вимога є особливо важливою, оскільки тривалість конфігурування ПЛІС є складовою частиною часу завантаження програми до виконання в СККС.


4. Завдання подальших досліджень застосування засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів в самоконфігуровних комп'ютерних системах

Можна виділити наступні завдання подальших досліджень застосування засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів в самоконфігуровних комп'ютерних системах:



  1. Аналіз та дослідження принципів функціонування засобів логічного синтезу та систем генерування програмних моделей спеціалізованих процесорів.

  2. Розроблення методів взаємодії засобів логічного синтезу з системою генерування в самоконфігуровній комп’ютерній системі.

  3. Розроблення методів взаємодії засобів логічного синтезу з операційною системою в самоконфігуровній комп’ютерній системі.

  4. Розроблення методу узгодження технічних характеристик генерованих системою генерування програмних моделей спеціалізованих процесорів з характеристиками реконфігуровного середовища.

  5. Дослідження можливості застосування існуючих засобів логічного синтезу в самоконфігуровних комп’ютерних системах

  6. Розроблення та реалізація програмних засобів на основі методів взаємодії засобів логічного синтезу з операційною системою та системою генерування програмних моделей спеціалізованих процесорів в самоконфігуровних комп’ютерних системах

  7. Оцінювання ефективності методу узгодження технічних характеристик генерованих системою генерування програмних моделей спеціалізованих процесорів з характеристиками реконфігуровного середовища і засобах логічного синтезу.

Виконання зазначених завдань дасть можливість комплексну систему компіляції програм в СККС в складі засобів розподілу обчислювального навантаження, засобів генерування програмних моделей спеціалізованих процесорів, та засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів і конфігурування ПЛІС, здійснити тестування і експериментальні дослідження цієї системи.

5. Висновки

Показано основи методу функціонування самоконфігуровних комп’ютерних систем. Визначено функції і сформовано базові вимоги до засобів логічного синтезу спеціалізованих процесорів та виділено завдання подальших досліджень застосування цих засобів в самоконфігуровних комп'ютерних системах.


ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Мельник А.О. Персональні суперкомп’ютери: архітектура, проектування, застосування: монографія / А.О. Мельник, В.А. Мельник. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2013. – 516 с.


УДК 621.311.06


Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка