Халед Баракат Алі Баракат. Методи оптимізації композиційних мікропрограмних пристроїв керування з розділенням кодів на FPGA

Краткое описание

Халед Баракат Алі Баракат. Методи оптимізації композиційних мікропрограмних пристроїв керування з розділенням кодів на FPGA : Дис... канд. наук: 05.13.13 - 2007.

Халед Баракат Алі Баракат.Методи оптимізації композиційних мікропрограмних пристроїв керування з розділенням кодів на FPGA. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13 обчислювальні комплекси, системи і мережі. ДВНЗ „Донецький національний технічний університет”, Донецьк, 2007.
На основі теоретичних і експериментальних досліджень у роботі запропоновані нові структури та методи синтезу композиційних мікропрограмних пристроїв керування (КМПК) з розділом кодів. Показано, що для оптимізації ємності керуючої пам'яті КМПК з розділом кодів необхідно використовувати перетворення кодів станів на адреси мікрокоманд. При перетворенні адрес наборів мікрооперацій вихідної ГСА можлива додаткова оптимізація ємності керуючої пам'яті за рахунок збігу в різних вершинах ГСА наборів мікрооперацій.
Запропоновані методи перетворення адрес дозволяють незалежно оптимізувати автомат адресації КМПК з розділом кодів.
Отримано експериментальні залежності числа КЛБ комбінаційних схем КМПК від параметрів різних класів ГСА. Застосування методу елементаризації ОЛЛ дозволяє мінімізувати число КЛБ у схемі автомата адресації за умови, що розрядність коду елементарних ОЛЛ не буде значно перевищувати розрядність коду ОЛЛ. Застосування методу перетворення кодів ПОЛЛ (ПЕОЛЛ) приводить до додаткової мінімізації схеми автомата адресації.
Запропоновані в роботі структури КМПК для алгоритмів керування із числом операторних вершин не більше 3000, мають такі витрати КЛБ і пам'яті, які дозволя ють реалізувати їх на недорогих ПЛІС FPGA середнього класу з NLUT=4 і числом КЛБ, що не перевищує 50000

У дисертаційній роботі дане рішення актуальної наукової задачі, важливої для промисловості засобів цифрової автоматики та обчислювальної техніки, що полягає в розробці структур і методів синтезу логічних схем композиційних мікропрограмних пристроїв керування в базисі програмувальних логічних інтегральних схем з архітектурою FPGA, орієнтованих на зменшення ємності керуючої пам'яті. У процесі досліджень вирішені наступні завдання:
1. Виконано аналіз методів синтезу та оптимізації автоматів з «жорсткою» логікою і композиційними мікропрограмними пристроями керування на FPGA.
2. Розроблено структури та методи синтезу КМПК з розділенням кодів, засновані на перетворенні адрес мікрокоманд, що дозволяють зменшити ємність керуючої пам'яті, у порівнянні з КМПК із загальною пам'яттю при реалізації на FPGA.
3. Розроблено структури та методи синтезу КМПК з розділенням кодів, засновані на перетворенні адрес розширених мікрокоманд, що дозволяють оптимізувати ємність керуючої пам'яті, у порівнянні з КМПК із загальною пам'яттю при реалізації на FPGA.
4. Розроблено структури та методи синтезу КМПК з розділенням кодів, засновані на перетворенні адрес наборів мікрооперацій, що дозволяють максимально оптимізувати ємність керуючої пам'яті, у порівнянні з КМПК із загальною пам'яттю при реалізації на FPGA.
5. Проведено дослідження запропонованих методів синтезу з метою визначення області їх ефективного застосування. Отримано аналітичні залежності кількості КЛБ комбінаційних схем КМПК і ємності керуючої пам'яті для різних класів граф-схем алгоритмів і сімейства FPGA Spartan-3.