Параллельные устройства вычислительной техники класса "системы-на-кристалле"

• Автор: Суворова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 203 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений

Содержание
Введение
Влияние развития интегральных технологий на организацию параллельных системнакристалле

Развитие интегральной технологии и ее влияние на архитектуру

вычислительных средств

Тенденции развития интегральных схем

Тенденции развития процесса литографии

Тенденции развития микропроцессорной логики и памяти

Тенденции совершенствования межэлементных соединений

Изменение параметров схем в результате масштабирования рисунков
Системынакристалле электронная компонентная база нового поколения
Параллельные системынакристалле
Возможности и ограничения интегральной технологии для параллельных системнакристалле
Оценка возможностей построения параллельных системнакристалле на
современных и перспективных интегральных технологиях
ПСнК как системы с распределенной архитектурой
Уровни виртуальных компонентов для параллельных СнК
Проблемы разработки и применения 1Рузлов и 1Рблоков для
параллельных системнакристалле
Организация распределенной структуры ПСнК
Внутренняя организация вычислительных узлов ПСнК
Структура 1Рузлов и 1Рблоки для их построения
Проектирование ПСнК из виртуальных компонентов
Выводы по разделу
Структура параллельных системнакристалле и 1Рузлы для ПСнК
Распределенная структура параллельных системнакристалле Характеристики коммуникационной системы параллельных системнакристалле с учетом технологии реализации
Характеристики систем связей ПВС с распределенной структурой Характеристики систем связей для ПСнК на структурном уровне Характеристики систем связей для ПСнК на уровне рисунка схемы Анализ возможностей использования топологий ВС для построения параллельных системнакристалле
Определение возможности использования топологий на основе толщины графа связей
Сравнение характеристик топологий и определение оптимальных условий их применения
Задача размещения множества внешних узлов в структуре параллельных системнакристалле
Постановка задачи
Классический алгоритм нахождения рмдиан графа Алгоритм формирования множества внешних узлов в структуре ПСнК Размещение множества внешних узлов для топологий, рассмотренных в параграфе 2.
Формирование работоспособной конфигу рации при инициализации параллельных системнакристалле
Алгоритмы тестирования ПВС
Формирование работоспособной конфигурации при инициализации ПСнК
Математическая модель системы для оценки характеристик алгоритма формирования работоспособной конфигурации системы Условия сходимости алгоритма формирования работоспособной конфигурации системы Оценка характеристик алгоритма
Способы обмена информацией между узлами и их влияние на скорость схождения алгоритма Выводы по разделу
Структура 1Рузлов и 1Рблоки для параллельных системнакристалле
Организация 1Рузла параллельных системнакристалле
Структура 1Рузла ПВСнК
Особенности коммуникационных систем для построения системнакристалле
Описание коммуникационной системы
Стандарты внутрикристальных шин
Сходства и отличия стандартов внугрискристальных шин
Организация системы коммуникаций между блоками в 1Рузле
Варианты организации системы коммуникаций между блоками на
примере стандарта АМВА АНВ
Математическая модель системы коммуникаций на базе однонаправленных шин с мультиплексированием выходов на шину Математическая модель системы коммуникаций на базе несимметричного коммутатора Имитационные модели
Оценка аппаратных затрат на реализацию коммуникационной системы 1Рузла
Выводы по разделу
Методы синтеза параллельных системнакристалле на основе языка УНОЬ
4.1 Особенности проектирования Iузлов и 1Рблоков
4.1.1 Требования к описаниям СнК в целом, Iузлов и Iблоков для СнК
4.1.2 Возможности языка V для проектирования виртуальных
компонентов
4.2 Разработка и спецификация параллельных системнакристалле с
использованием языка V
4.2.1 Организация настраиваемого интерфейса 1Рузлов
4.2.2 Организация структуры связей между 1Рузлами
4.3 Организация внутренней структуры 1Рузла
4.3.1 Возможность организации гибкого интерфейса 1Рблока
4.3.2 Организация коммуникационной системы между блоками внутри 1Рузла
4.3.3 Организация описания Iузла с переменным количеством
дополнительных блоков
4.4 Методы разработки, спецификации и синтеза параллельных систем
накристалле
4.4.1 Метод спецификации на языке высокого уровня и синтеза ПСнК из
готовых узлов
4.4.2 Метод спецификации на языке высокого уровня и синтеза Iузлов для
параллельных СнК
4.5 Выводы по разделу 4
Заключение
Список литературы


При снижении проектной нормы геометрические размеры объектов на кристалле изменяются линейно, но при этом не линейно изменяются задержки в элементах и линиях связи. Это необходимо учитывать при разработке СнК. Количество выводов микросхем растет существенно медленнее, чем степень интеграции. Время доступа к информации за пределами кристалла может на порядок превосходить время доступа к информации в рамках кристалла. Это так же должно быть учтено при проектировании СнК. ПСнК представляют собой новый, достаточно специфический класс параллельных систем. Технологии производства СнК существенно отличаются от технологий производства систем на платах появляются как новые возможности, так и новые ограничения. Вследствие этого ряд разработок, выполненных для систем на платах оказывается неэффективным для СнК. Производительность СнК существенно зависит от того, насколько особенности технологии учтены при разработке внутренней структуры СнК и организации ее связей с внешним миром. Рисунок схемы должен иметь структуру, позволяющую выполнять его масштабирование. С другой стороны ряд ограничений, характерных для систем на платах, снимается. Между блоками, расположенными на одном кристалле могут прокладываться линии связи большой разрядности на порядки выше, чем количество выводов микросхем. Скорость передачи по линиям внутри кристалла существенно выше, чем на плате, 6. В СнК разница во времени передачи по коротким и по длинным линиям связи очень существенно различается. Большее быстродействие достигается, если система проектируется на базе компактных модулей. В СнК размещается и процессорная логика и память. Эти факторы может привести к некоторому упрощению архитектуры модулей с одной стороны и совершенствованию организации системы связей между модулями с другой стороны, 7. Развитие САПР оказывает влияние на организацию СнК. С ростом сложности СБИС стоимость и временные затраты проектирования с нуля резко возрастают. Использование САПР при разработке проектов позволяет переносить готовые разработки из ранее разработанных проектов в новые. В рамках этой тенденции получило широкое развитие блочноориентированное проектирование. Оно позволяет использовать в новом проекте в качестве готовых компонентов описания ранее разработанных функциональных узлов или законченных топологических фрагментов СБИС. Такие описания получили название виртуальных компонентов V Vi , I I . При построении СнК могут использоваться виртуальные компоненты, описанные разными производителями. Этот подход позволяет успешно справиться с большой сложностью проектируемых СнК, существенно сократить временной цикл создания СБИС и повысить производительность разработчиков. Для того, чтобы компонент мог быть повторно используемым в рамках различных проектов очень важна стандартизация интерфейсов и параметризация описаний компонентов, позволяющая менять их характеристики в определенных пределах. Описание виртуальных компонентов может выполняться с использованием графических редакторов принципиальных схем или с использованием языков описания аппаратуры. В этом случае виртуальный компонент считается описанным на уровне , верхнем уровне описания. На базе описания компонента на уровне может быть сгенерирован частично оптимизированный список связей, ориентированный на элементную базу конкретной фирмыпроизводителя описание на уровне i. Если в организации элемента на уровне была заложена возможность настроек, то на уровне i она сохраняется. На базе описания на уровне i может быть создан полностью оптимизированный список связей, ориентированный на конкретную реализацию кристалла СБИС описание на уровне , нижнем уровне описания. Настройки компонентов на этом уровне невозможны. В соответствии с тенденциями совершенствования САПР и концепцией виртуальных компонентов изменилось соотношение роли проектирования на системном уровне, на уровне регистровых передач и физическом уровне. Разработчик получил возможность сосредоточится на проектировании и верификации на системном уровне Проектирование начинается с построения поведенческой модели на этом уровне на базе повторно используемых виртуальных компонентов. СнК. В таблице 1. ВОДУ1 фирм.