Методы и средства автоматизированного сопряжения функциональных узлов и блоков в приложениях для реконфигурируемых вычислителей

• Автор: Раскладкин, Максим Константинович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 228 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПОСТРОЕНИЯ МАСШТАБИРУЕМЫХ ШИК ЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

1.1 Методы и средства создания масштабируемых параллельных

программ для многопроцессорных систем.

1.2 Архитектура реконфигурируемых вычислительных систем.

1.3 Методы и средства создания масштабируемых программ для

реконфигурируемых систем

1.4 Принципы создания средств масштабирования интерфейсов и вычислительных компонент
1.5 Выводы
2 МЕТОДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНВЕЙЕРНЫХ БЛОКОВ В
ПРИЛОЖЕНИЯХ ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЕЙ.
2.1 Основные параметры конвейерных вычислительных блоков
2.2 Интерфейс последовательного взаимодействия конвейерных
вычислительных блоков.
2.3 Интерфейсы конвейерных вычислительных блоков при произвольных
параметрах распараллеливания
2.4 Синхронизация информационных потоков для конвейерных схем
2.5 Выводы
3 МЕТОДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕДУРНЫХ БЛОКОВ В ПРИЛОЖЕНИЯХ ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЕЙ.
3.1 Необходимость реализации в структуре ПЛИС процедурных блоков обработки информации
3.2 Сопряжение процедурных блоков.
3.3 Методы сопряжения конвейерных и процедурных вычислительных блоков
3.4 Выводы.
4 СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОПРЯЖЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ И УЗЛОВ ДЛЯ РИЛОЖЕНИЙ РВС
4.1 Синхронный интерфейс.
4.2. Асинхронный интерфейс.
4.3. Интерфейс загрузки конфигурационных файлов в ПЛИС.
4.4. Интерфейс сопряжения с управляющей машиной
4.5. Программа модернизации интерфейсов
4.6. Программа обслуживания библиотек
4.7. Применение средств автоматизированного сопряжения функциональных блоков и узлов для приложения РВС.
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Показано, что никакой буфер фиксированного размера не гарантирует бесконфликтную работу' процедурных блоков. Для обеспечения гарантоспособности параллельно-конвейерных вычислений в РВС предложен адаптивный буфер, который был использован в различных приложениях для РВС. Рассмотрены особые случаи сопряжения процедурных блоков между собой, и выработаны рекомендации по изменению степени распараллеливания процедурных блоков или модернизации их базовых параметров для обеспечения повышения удельной производительности РВС при реализации приложения. Исследованы варианты сопряжения процедурных и конвейерных блоков. Определены условия преобразования процедурных блоков в макроконвейер. Предложен формальный метод подобного преобразования, позволяющий значительно повысить удельную производительность РВС при реализации приложений. РВС, разработанных на основании предложенных в главах 2 и 3 методов синтеза масштабируемых интерфейсов и методов их распараллеливания и конвейеризации. К данным средствам относятся: библиотека базовых интерфейсов обмена между функциональными устройствами; библиотека межблочных интерфейсов для передачи данных между вычислительными блоками; библиотека интерфейсов сопряжения с управляющей БоББ-машиной; программа МегСоппес^ реализующая модернизацию вычислительных и интерфейсных блоков в соответствии с разработанными методами, библиотека правил модернизации интерфейсов в зависимости от степени допустимого параллелизма приложения; библиотека сценариев модернизации интерфейсов для определенных прикладных задач или предметных областей; программные средства обслуживания библиотек. Показано, что совокупность аппаратно-программных средств обеспечивает сокращение времени создания прикладных программ для РВС, а также сроков проведения функционального контроля РВС. Описано применение созданных конфигурационных и программных средств для различных реконфигурируемых систем и их блоков. Рассмотрена система мониторинга РВС, созданная на основе библиотеки базовых интерфейсов. В заключении изложен основной научный результат диссертации, а также сформулированы теоретические и прикладные результаты, полученные в диссертационной работе. Результаты диссертации внедрены в ФГУП «РНИИРС» (г. Ростов-на-Дону), НИИ МВС ЮФУ (г. Таганрог), ФГУП «НИИ «Квант» (г. Москва), ФГУП «Курский НИИ» МО РФ (г. Курск), в. Москва), Специальной астрофизической лаборатории РАН (пос. Нижний Архыз), ЗАО «Эврика» (г. Санкт-Петербург), ООО «Абрис-Технолоджи» (г. Санкт-Петербург), ООО «ПСБ технологии» (г. Москва). Методы масштабирования прикладных программ для многопроцессорных систем с традиционной архитектурой в настоящее время достаточно широко используются прикладными программистами при решении задач различных предметных областей. Широкое распространение получили модели параллелизма, ориентированные на многопроцессорные вычислительные системы кластерного вида, которые представляют собой множество процессоров с собственной локальной памятью, связанной коммутационной средой. Для подобных архитектур прикладная программа представляет собой множество последовательных процессов, каждый из которых реализуется на отдельном процессоре и имеет собственное локальное адресное пространство []. Информационное взаимодействие между процессами и синхронизацией процессов, как правило, осуществляется посредством передачи сообщений, а не с помощью диспетчеризируемого доступа к общим ресурсам, который практически не применим для многопроцессорных систем, нс обладающих общей памятью. В этой связи вычислительные части и части информационных обменов (интерфейсные части) прикладных программ для многопроцессорных вычислительных систем с традиционной архитектурой проектируются независимо, и для синтеза разных компонентов прикладных программ используются различные средства. По сути, каждый вычислительный процесс представляет собой фон-пеймановскую программу, реализуемую па отдельном процессоре, для описания которого достаточно средств стандартных языков программирования, таких как С, С++, БоПтап, Родса!