Реалізація алгоритмів в конфігурованих комп’ютерах

Найчастіше як програмоване обчислювальне середовище використовуються ПЛІС. Тому найпоширенішим підходом до програмування цього середовища є використання інструментальних засобів і методик розробки проектів для ПЛІС.

В даний час такі проекти розробляються при використанні технології опису апаратури на рівні регістрових передач (RTL -level) за допомогою мов високого рівня, таких як VHDL i Verilog. Існує велика множина САПР для реалізації і підтримки цієї технології, які випускаються такими фірмами, як Сadence, Synopsys, Mentor Graphics, Exemplar, Synplicity та інші. Ці САПРи весь час покращуються і стають більш швидкодіючими. Але продуктивність розробників проектів для ПЛІС зростає не швидше, ніж на 20% за рік і складає зараз близько 20-100 тис. вентилів за рік на спеціаліста-розробника. При цьому праця розробника потребує значно вищої кваліфікації, ніж кваліфікація звичайного програміста.

Якщо вважати, що складність проектів для ПЛІС зростає не менше, ніж на 60% за рік, а об’єм мікросхем ПЛІС, які випускаються, зростає ще швидше, то слід зробити висновок, що необхідно кардинально збільшити продуктивність розробників як проектів для ПЛІС, так і "твердих" програм для конфігурованих комп’ютерів.

Пропонується підвищувати продуктивність розробників завдяки розвитку наступних трьох напрямків.

1. Розробка бібліотек функціональних модулів, так званих, обчислювальних заготовок, а також програм для їхньої генерації. Обчислювальна заготовка є проектом деякого модуля для ПЛІС або замовленої ЗВІС, яка відрізняється властивостями високого ступеня повторюваності (надійно реалізується в широкій множині різної елементної бази, не потребує додаткової спеціальної відладки, придатна для тестування по стандартним методикам), а також настроюваності своїх параметрів, як наприклад, розрядність, швидкодія, різновид алгоритму функціонування, тощо. Повторне використання обчислювальних заготовок економить час розробників і приводить до високого рівня якості проекту. Воно може бути використано аналогічно тому, як використовуються об’єкти в технології об’єктно-орієнтованого програмування.
2. Розробка і впровадження САПР сумісного проектування апаратно-програмного забезпечення (hardware - software codesign). Як показано вище, базовою архітектурою конфігурованого комп’ютера вважається архітектура мікропроцесорного ядра з конфігурованим обчислювальним середовищем. Досі процес розробки застосувань для неї складався з трьох окремих послідовних стадій: розробка матзабезпечення мікропроцесора, розробка прошивки конфігурованого середовища і стикування результатів попередніх стадій. З метою прискорення процесу розробки пропонують суміщати ці три стадії в одній. При цьому САПР сумісного проектування апаратно-програмного забезпечення повинна забезпечувати не тільки одночасне виконання завдань цих стадій, але і автоматизоване складання моделі системи мікропроцесора з конфігурованим середовищем, моделювання на ній функціонування системи з різною детальністю опису на всіх етапах проектування, а також перевірку правильності еквівалентності перетворень початкового алгоритму в результуючі програми і "твердої" програми, а також їхньої відповідності правилам і нормам проектування (формальна верифікація).
3. Розробка і впровадження САПР безпосереднього відображення алгоритмів в апаратуру, так званих, САПР системного проектування. Наприклад, така САПР може включати в себе:
• трансляцію програми з мови високого рівня типу С++ з розподіленням завдань для ядра мікропроцесора і конфігурованого середовища;
• перетворення відтрансльованої програми в прошивку ПЛІС;
• сумісне налагодження програми для мікропроцесора і "твердої" програми.

Дата добавления: 2014-01-07