Статья

Название статьи МЕТОД АРХИТЕКТУРНО-НЕЗАВИСИМОГО ВЫСОКОУРОВНЕВОГО СИНТЕЗА СБИС
Автор О. В. Непомнящий, И. Н. Рыженко, А. И. Легалов
Рубрика РАЗДЕЛ I. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Месяц, год 08, 2018
Индекс УДК 004.272.44
DOI 10.23683/2311-3103-2018-8-38-47
Аннотация Одним из актуальных направлений развития технологий проектирования сверхбольших интегральных схем и вычислительных систем на их основе является высокоуровневый синтез. При описании проекта на верхних уровнях закладываются концепции общесистемного взгляда на организацию всего процесса проектирования. Поэтому на первый план выходит развитие маршрутов и технологий, базирующихся на принципах высокоуровневого, архитектурно независимого проектирования, позволяющих осуществлять формирование комплексного подхода к организации всех фаз создания проекта. Требуется создание методов эффективной выработки архитектурных решений для однокристальных систем параллельной обработки информационных потоков, не зависящих от конечной формы реализации. Необходима разработка инструментальных средств, обеспечивающих эффективный перенос архитектурно-независимого, высокоуровневого описания решаемых прикладных задач на целевую платформу. Авторами предложен новый метод синтеза проекта. Метод базируется на функционально-потоковой парадигме параллельных вычислений, это позволяет осуществлять архитектурно-независимую разработку алгоритмов функционирования СБИС. Предложена модель вычислений, использующая ряд промежуточных структур, а именно управляющий, информационный и HDL-графы. Определены требования к языку функционально – потокового параллельного программирования и, с учетом специфики решаемых задач, выбран ФП - язык параллельного программирования «Пифагор». На основании разработанного перечня требований выполнена доработка языка, введены статические типы данных, исключен ряд функций и задержанные вычисления, при формировании списка повторением введены ограничения. Приведено описание ключевых моментов в семантике языка, принципов преобразования параллелизма и формирования промежуточных представлений при переходе к целевой платформе. Разработан маршрут и алгоритм высокоуровневого синтеза. Выделены основные требования к созданию архитектурно-независимых инструментальных средств, реализован программный инструментарий и выполнен ряд тестовых проектов.

Скачать в PDF

Ключевые слова Параллельные вычисления; поток данных; функциональное программирование; СБИС; высокоуровневый синтез; архитектурно-независимое параллельное программирование.
Библиографический список 1. Непомнящий О.В., Алекминский С.Ю. Проблемы верификации проекта при сквозном проектировании вычислительных систем на кристалле // Нано- и микросистемная техника. – 2010. – № 9 (122). – С. 4-7.
2. Киберлинка. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formalnaya-verifikatsiya-pri-proektirovanii-sverhbolshih-integralnyh-shem*.
3. Dennis McCain, Tejas M. Bhatt. Matlab as a Development Environment for FPGA Design // Design Automation Conference, Proceedings 42nd – 2005.
4. Bailey B., Martin G., Piziali A. ESL Design and Verification // ESL Des. Verif. – 2007.
– P. 113-138.
5. Bhasker J. A SystemC Primer. – 2nd ed. – Star Galaxy Publishing, 2004.
6. Vivado Design Suite User Guide. High-Level Synthesis. UG902 – Xilinx – 2015. – Режим доступа: http://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2014_4/ug902-vivado-high-level-synthesis.pdf , свободный (дата обращения 08.05.2018).
7. Ejnioui A., Namballa R., Ranganathan N. Control and data flow graph extraction for high-level synthesis // VLSI Proceedings. IEEE Computer society Annual Symposium on. – 2004.
– P. 187-192.
8. Alves C., Ferreira P., Ferreira C. Erlang inspired Hardware // International Conference on Field Programmable Logic and Applications, Milano – 2010.
a. Mycroft A., Sharp R. Hardware/software co-design using functional languages // Proceedings of the 7th International Conference on Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems (TACAS ’01). – 2001. – P. 236-251.
9. Dongarra J., Bosilca G., Bouteiller A., Danalis A., Faverge M., Herault T. PaRSEC: A programming paradigm exploiting heterogeneity for enhancing scalability // IEEE Computing in Science and Engineering. – 2013. – Issue #6. – Vol. 15. – P. 36-45.
10. Danalis A., Bosilca G., Bouteiller A., Herault T., Dongarra J. PTG: An Abstraction for Unhindered Parallelism // Proceedings of the Fourth International Workshop on Domain-Specific Languages and High-Level Frameworks for High Performance Computing. – 2014. – P. 21-30.
11. Дордопуло А.И., Левин И.И. Ресурсонезависимое программирование гибридных реконфигурируемых вычислительных систем // Суперкомпьютерные дни в России: Труды международной конференции (25–26 сентября 2017 г., г. Москва). – М.: Изд-во МГУ.
– 2017. – C. 714-723.
12. Легалов А.И. Функциональный язык для создания архитектурно-независимых параллельных программ // Вычислительные технологии. – 2005. – № 1 (10). – С. 71-89.
13. Bian Jinian, Wu Quang, Wang Yunfeng, Wu Weimin. A hierarchical CDFG as Intermediate Representation for Hardware/Software Codesign // Communications, Circuits and systems and West Sino Expositions, IEEE 2002 International Conference. – 2002. – Vol. 2. – P. 1429-1432.
14. Левин И.И., Дордопуло А.И., Писаренко И.В., Мельников А.К. Подход к архитектурно-независимому программированию вычислительных систем на основе аспектно-ориентированного языка SET@L // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2018. – № 3 (197). – C. 46-58.
15. Легалов А.И., Редькин А.В., Матковский И.В. Функционально-потоковое параллельное программирование при асинхронно поступающих данных // Труды международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2009)». Нижний Новгород, 30 марта – 3 апреля 2009 г.). – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. – С. 573-578.
16. Легалов А.И. Использование асинхронно поступающих данных в потоковой модели вычислений // Третья сибирская школа-семинар по параллельным вычислениям: Cб. докладов. – Томск. Изд-во Томского ун-та, 2006. – С. 113-120.
17. Narasimhan M., Ramanujam J. A fast approach to computing exact solutions to the resource-constrained scheduling problem // ACM TODAYES. – 2001. – Vol. 6 (4). – P. 490-500.
18. Amellal S., Kaminska B. Scheduling of a control and data flow graph // IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems. – 1993. – Vol. 3. – P. 1666-1669.
19. Легалов А.И., Васильев В.С., Матковский И.В., Ушакова М.С. Инструментальная поддержка создания и трансформации функционально-потоковых параллельных программ. // Труды ИСП РАН. – 2017. – Т. 29. – Вып. 5. – С. 165-184.
20. Непомнящий О.В., Легалов А.И., Рыженко И.Н. Технология архитектурно-независимого, высокоуровневого синтеза сверхбольших интегральных схем // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2014. – № 1 (22). – С. 93-103.

Comments are closed.