Реконфигурируемые вычислительные системы на базе программируемых логических интегральных схем для решения крупномасштабных сложных задач


Авторы

Шевелев С. С.1*, Борзов Д. Б.2**, Добрица В. П.2***

1. Юго-Западный государственный университет, 305040 г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94
2. Юго-Западный государственный университет, ЮЗГУ, ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040, Россия

*e-mail: schewelew@mail.ru
**e-mail: borzovdb@mail.ru
***e-mail: dobritsa@mail.ru

Аннотация

Реконфигурируемая модульная асинхронная система включает в себя арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и систему коммутаций для выполнения арифметических и логических операций, а также обработку информации в символьной форме. В системе используются специализированные модули для создания параллельных ветвей вычислений с функциональной специализацией устройств. Вычислительные системы с перестраиваемой структурой базируются на микропроцессорных модулях, обрабатывающие строки символов, логические и числовые значения. Представлен информационный граф вычислительной системы с перестраиваемой структурой, структурные и функциональные схемы, алгоритмы для построения специализированных модулей, осуществляющие различные операции, такие как арифметические и логические операции, поиск и замена в словах. Также было создано программное обеспечение для моделирования работы арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных модулей и систем коммутаций. В результате был разработан арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и системы коммутаций, реализующие вычислительную модульную систему с перестраиваемой структурой. Арифметико-символьный процессор выполняет основные арифметические и логические операции, а специализированные модули могут использоваться в качестве аппаратных средств в арифметических и поисковых системах. Перестраиваемая структура обеспечивает высокую производительность системы за счет адаптации к вычислительным процессам и задачам, а открытость системы позволяет создавать системы различной производительности путем изменения количества модулей.

Ключевые слова:

информационный граф, вычислительная система, специализированные вычислительные модули, сумматоры, вычитатели, логические операции

Библиографический список

  1. Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем. – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. – 520 с.
  2. Гузик В.Ф., Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы. – Таганрог: Южный федеральный университет, 2016. – 472 с.
  3. Шевелев С.С. Вычислительная открытая развиваемая асинхронная модульная система ВОРАМС. Патент 2453910 РФ, 20.06.2012, бюл. № 17, 81 с.
  4. Шевелев С.С Устройство поразрядного вычисления логических и арифметических операций. Патент 2739343 РФ, 23.12.2020, Бюл. № 36.
  5. Шевелев С.С. Реконфигурируемая вычислительная модульная система // Известия Юго–Западного государственного университета. 2019. № 2. С. 138–152.
  6. Мохаммед О.Т., Пазников А.А. Оптимизация выполнения целочисленных арифметических операций на основе нейронных сетей // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2022. Т. 15. № 1. С. 22-29. DOI: 10.32603/2071-8985-2022-15-1-22-29
  7. Шевченко В.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - М.: КноРус, 2022. - 288 c.
  8. Старков В.В. Архитектура персонального компьютера. Организация, устройство, работа. - М.: Горячая линия - Телеком, 2022. - 538 c.
  9. Федотова Е.Л. Информационные технологии и системы. – М.: ИД «Форум» – ИНФРА-М, 2023. – 352 с.
  10. Смолов В.Б. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. - М.: Радио и связь, 2022. - 328 c.
  11. Лобашевская В.А. Разработка четырехразрядного арифметико-логического устройства с восьмеричной коррекцией // Молодой ученый. 2022. № 4 (399). С. 34-39.
  12. Никитюк Н.М. Микропроцессоры и микро-ЭВМ. Применение в приборостроении и в научных исследованиях. - М.: Энергоиздат, 2022. - 168 c.
  13. Shevelev S.S. Parallel-sequential adder-subtractor with the highest digits forward on neurons // Neurocomputers, 2021, vol. 23, no. 3, pp. 5-14. DOI: 10.18127/j19998554-202103-01
  14. Shevelev S.S. Device for Calculating Logical and Arithmetic Operations // Programmnaya Ingeneria, 2021, vol. 12, no. 7, pp. 350-357. DOI: 10.17587/prin.12.350-357
  15. Lopin V.N. Kobelev N.S., Avdyakov D.V., Rozhdestvenskaya T.S., Kobelev V.N., Shevelev S.S. The system of Automated Monitoring Information Protection for Testing Electronic Devices in a Climatic Cell // Telecommunications and Radio Engineering, 2012, vol. 71, pp. 539–545.
  16. Брехов О.М., Ратников М.О. Сравнительный анализ тестовых систем ПЛИС и их окружения // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168194. DOI: 10.34759/trd-2022-125-22
  17. Табаков Е.В., Зинина А.И., Красавин Е.Э. Автоматизация анализа отработки циклограмм бортовых вычислителей космических аппаратов // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=115153. DOI: 10.34759/trd-2020-111-12
  18. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. Теория и практика. – М.: Мир, 2006. – 184 с.
  19. Архангельский А.А. Нейрокомпьютерные системы. - СПб.: СПбГУТ, 2007. - 243 с.
  20. Неструев Д.С., Борзов Д.Б. Модель реорганизации элементов беспроводного вычислительного кластера с орбитальным расположением элементов // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171407. DOI: 10.34759/trd-2023-128-19
  21. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры. – Ростов на Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2008. – 320 с.
  22. Борзов Д.Б., Чернышев А.А., Сизов А.С., Соколова Ю.В. Методика и алгоритм построения вычислительной сети на основе беспроводного протокола // Труды МАИ. 2021. № 121. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=162667. DOI: 10.34759/trd-2021-121-20
  23. Масюков И.И. Метод и устройство расположения задач в реконфигурируемых вычислительных системах // Труды МАИ. 2021. № 120. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=161427. DOI: 10.34759/trd-2021-120-13


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход