СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ И СПОЛЬЗОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ Важным инструментом повышения эффективностиреализацииСнКПЛИС являются пользовательские ограниче# ния (user constraints). Наиболее исполь# зуемыми являются ограничения на вре# мя распространения сигналов ипрост# ранственные ограничения. Последние фактически уменьшают временные за# держки, и их зачастую комбинируют с временными ограничениями. Р АЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЙ Как правило, разработка сложных приложений занимает много времени. Это время можно сократить, если ис# пользовать библиотеки компонентов, специальные средства синтеза при# кладной части СнК из исходных кодов последовательных программ или из специальных упрощённых языковых конструкций. С этойцельювыпускают# ся программные продукты Catapult#C, Mitrion#SDK, Impulse#C и др. [5–7]. Их существенным недостатком является генерация высокоуровневыхHDL#опи# саний, без достаточных механизмов эффективной реализации: не генери# руются какие#либо пользовательские ограничения; используется глобальная синхронизация; используется стан# дартныймаршрут проектирования, за# нимающий достаточно долгое время; генерируемые решения не масштаби# руются. Имеющиеся высокоуровневые средства описания аппаратуры позво# ляют относительно быстро получать работоспособные, но далеко не самые эффективные решения. П ОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИЛОЖЕНИЙ С повышением интеграции микро# схем ПЛИС трудоёмкость разработки эффективныхСнКбудет возрастать, по# этому создание новых средств и мето# дов проектирования весьма актуально. Одной из перспективных разработок является разработка открытого стан# дарта промежуточного языка описания аппаратуры (Open Intermediate Hard# wareDescription Language (Open#IHDL)) [8]. Промежуточный язык не скрывает особенностейреализации, а, наоборот, позволяетиспользовать все аппаратные возможности, при этом поддерживает# сямасштабируемость ипереносимость приложений между различными типа# ми и поколениями ПЛИС. Прикладные задачи могут как разрабатываться не# посредственнона промежуточномязы# ке, так и создаваться путём генерации из высокоуровневого описания алго# ритмов на языкахС/С++/OpenCL с соот# ветствующей аппаратной поддержкой средыисполнения. Вместе с темобеспе# чивается возможность интеграции с су# ществующими форматами и средства# ми разработки через трансляцию (IHDL#to#VHDL/UCF), что схематично отражено на рисунке 4. Н ОВЫЕ ПОКОЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ УСТРОЙСТВ Создание новых поколений рекон# фигурируемых устройств происходит по мере освоения всё меньших проект# ных норм. На сегодняшний день анон# сированыПЛИС Xilinx и Altera с 28#нм техпроцессом [9, 10], а также заявлены 22#нм ПЛИС Achronix на техпроцессе Intel [11, 12]. Большая степень интегра# ции приводит к усложнению внутрен# ней архитектуры ПЛИС, изменяется схема распространения сигналов, про# исходит отказ от использования гло# бальных тактовых сигналов, вместо ко# торых находят применение конвейер# ные схемыпередачи данных. Развитие технологий позволяет создавать уст# ройства, работающие на частоте по# рядка 1 ГГц и выше. Перспективные разработки по со# зданию стандарта открытого проме# жуточного языка описания аппарат# ных ресурсов направлены на повыше# ние продуктивности и эффективности создания приложений для ПЛИС не только сегодняшнего дня, но и буду# щих поколений. Л ИТЕРАТУРА 1. http://en.wikipedia.org/wiki/VHDL. 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Verilog. 3. http://www.systemc.org. 4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Мура. 5. http://www.mentor.com/esl/catapult/over# view. 6. http://www.mitrionics.com/. 7. http://www.impulseaccelerated.com/. 8. http://www.recompute.ru . 9. http://www.xilinx.com. 10. http://www.altera.com . 11. http://www.intel.com. 12. http://www.achronix.com . 53 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2011 FF Logic FF Logic FF Logic FF Logic Рис. 3. Конвейерная синхронизация Аппаратная среда исполнения С/С++/OpenCL Конфигурационный битовый поток (bitstream) Промежуточный язык описания аппаратных ресуров Другие промежуточные языки (AMD"IL, NV"PTX) VHDL, UCF С/С++/OpenCL функции Базовый проект системы на кристалле Конфигурационный битовый поток (bitstream) Прикладная система на кристалле Рис. 4. Схема получения аппаратных решений (bitstream) на базе промежуточного языка описания аппаратуры (IHDL) Реклама © СТА-ПРЕСС