Препроцессор языка программирования высокого уровня для реконфигурируемых вычислительных систем

• Автор: Коваленко, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
МВС - многопроцессорная вычислительная система
РВС - реконфигурируемая вычислительная система
ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема
ЭП - элементарный процессор
ЭВМ - электронная вычислительная машина
ЯПФ - ярусно-параллельная форма

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПРОГРАММИРОВАНИЯ
РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
1.1. Реконфигурируемые вычислительные системы
1.2. Языки программирования реконфигурируемых вычислительных систем
1.3. Язык программирования высокого уровня СОЬАМО
1.4. Препроцессоры
1.5. Принципы построения и задачи препроцессора языка СОЬАМО
1.6. Выводы
2. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОКОНВЕЙЕРНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1. Метод преобразования параллельно-конвейерных программ к структурной или мультипроцедурной реализации вычислений
2.2. Метод преобразования параллельно-конвейерных программ,
содержащих большое число условных операторов
2.3. Метод преобразования параллельно-конвейерных программ,
соответствующих связанным изоморфным информационным
подграфам
2.4. Метод преобразования параллельно-конвейерных программ,
содержащих последовательность ассоциативных операций
2.5. Выводы
3. СТРУКТУРА И АЛГОРИТМЫ ПРЕПРОЦЕССОРА ЯЗЫКА СОЬАМО
3.1. Общая структура препроцессора
3.2. Команды препроцессора

3.3. Алгоритмы препроцессора языка COLAMO
3.3.1. Алгоритм автоматического преобразования текста параллельной программы при использовании конструкции Implicit
3.3.2. Алгоритм автоматического преобразования текста параллельной программы, содержащей большое число условных операторов
3.3.3. Алгоритм автоматического преобразования текста параллельной программы, соответствующей связанным изоморфным информационным подграфам
3.3.4. Алгоритм автоматического преобразования текста параллельной программы, содержащей цепочку ассоциативных операций
3.4. Использование препроцессора языка СОЬАМО в
интегрированной среде разработки прикладных программ
3.5. Выводы
4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕПРОЦЕССОРА ЯЗЫКА СОЬАМО
4.1. Реализация задачи томографического исследования
приповерхностных слоев Земли акустическими и электромагнитными волнами
4.2. Реализация задачи оптимизации расхода топлива
турбовинтовентиляторного двигателя
4.3. Реализация задачи диагностики дорожных покрытий и аэродромных взлетно-посадочных полос
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты о внедрении результатов диссертации

Переменные, объявленные в одном процессе, доступны всем процессам, порожденным от него, что приводит к появлению коллизий, для устранения которых было введено следующее правило: «...любой
переменной можно присваивать значение только в одном параллельном процессе, а читать можно из любого процесса» [50].
Следует отметить, что в языке Handel-C каждая переменная представляет собой не ячейку памяти, а регистр. Массивы переменных реализуются в виде регистрового файла. Такая организация информационных массивов позволяет одновременно адресоваться ко всем его элементам, но требует огромных аппаратных ресурсов. Поэтому разработчики языка сделали возможным создание специальных массивов для встроенной памяти ПЛИС, для которых можно обращаться только к одному элементу. Подобная организация соответствует массивам COLAMO типа vector и stream соответственно.
Существенным недостатком языка Handel-C является обработка информации только с фиксированной запятой. Для чисел с плавающей запятой используются специальные библиотеки, которые не всегда соответствуют концепции языка и, кроме того, требуют больших аппаратных затрат.
Еще одним средством программирования ПЛИС является система высокоуровневого алгоритмического синтеза Catapult С Synthesis от компании Mentor Graphics [53], позволяющая получить синтезируемое RTL-описание проекта (VHDL или Verilog) на основе входного функционального описания на С или C++.
Основное отличие от других маршрутов проектирования верхнего уровня (например, на основе SystemC, Handel-C и других) состоит в том, что Catapult С не требует никаких промежуточных представлений, а непосредственно синтезирует исходный "нетактированный" С-код в том виде, в котором он был написан системным инженером. Такой подход заменяет этап ручного создания RTL-проекта на полностью