Дослідження нових формалізованих методик побудови й динамічної перебудови архітектури і структури цифрових пристроїв з високим ступенем реконфігуровності. Вивчення основ теорії адаптивних логічних мереж, призначених для вирішення широкого класу задач.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КІБЕРНЕТИКИ ІМЕНІ В.М. ГЛУШКОВА УДК 004.274 АРХІТЕКТУРНО-СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ, РОЗРОБКА І ЗАСТОСУВАННЯ РЕКОНФІГУРОВНИХ ПРИСТРОЇВ НА БАЗІ ПЛІС 05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук ОПАНАСЕНКО Володимир Миколайович Київ - 2007 Дисертацією є рукопис. Роботу виконано в Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України. Науковий консультант: доктор технічних наук, професор, академік НАН України Палагін Олександр Васильович Інститут кібернетики НАН України, заступник директора з наукової роботи Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Баркалов Олександр Олександрович, Донецький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, професор кафедри електронних обчислювальних машин, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, Вербицький Володимир Григорович, Інститут мікроприладів НАН України, директор, м. Намітилася тенденція виконання наукових досліджень і практичних розробок в області ОТ і СК на перспективній елементній базі, тобто мікропроцесорах, мікропроцесорних комплектах і системах на чипі у сполученні з програмовними логічними інтегральними схемами (ПЛІС) - Programmable Logic Devices (PLD), які мають задовольнити вимогам широкого кола користувачів і закласти основи розвитку нових ефективних засобів обчислювальної техніки (ЗОТ). Єстріна з організації реконфігуровного компютера, представленого двома основними частинами: постійною - компютер з твердою структурою, і змінною - у вигляді набору обчислювальних пристроїв, які можуть за допомогою програми перебудовувати свою структуру, а також роботи О.В. Палагіна з формалізованого проектування процесорів із гнучкою архітектурою. Вони сприяли появі нового напрямку в обчислювальній техніці по проектуванню реконфігуровних пристроїв із віртуальною (програмовною) архітектурою на базі ПЛІС - “Reconfigurable Computing”. Термін “Reconfigurable Computing” у загальному значенні означає двоєдине поняття: як реконфігуровної структури компютера (hardware), так і процесу обробки даних, який виконує компютер. Значний внесок у розвиток даної проблематики внесли також роботи О.О. Баркалова, В.П. Боюна, П.Н. Бібіла, В.Г. Вербицького, В.Ф. Євдокимова, В.І. Жабіна, І.А. Каляєва, М.М. Кузьо, В.В. Соловйова, О.І. Стасюка, В.І. Хаханова, Я.А. Хетагурова та ін. Важливим напрямком розвитку інтелектуальних властивостей компютера є інтелектуалізація їхньої внутрішньої архітектури (структури), насамперед застосування “інтелектуальних” методів і засобів аналізу складних інформаційних структур для організації обчислювального процесу, підвищення архітектурної гнучкості (реконфігуровності) компютера. З його реалізації автоматично випливає, зокрема, можливість паралельного виконання операцій, природно обумовлена самою структурою алгоритму й реалізована за допомогою відповідного настроювання автомата. У вищезгаданих роботах з напрямку ЕОМ із гнучкою архітектурою використовується механізм мікропрограмної емуляції як інструмент перебудови, насамперед процесора. Саме останній визначає діапазон технічних рішень і властивості архітектур, кожна з яких виявляється ефективною у своєму, цілком певному класі задач. У розглянутих роботах рівень програмовних компонентів понижувався до функціональних вузлів системи керування ЕОМ, тому умовно його можна назвати “автоматним” рівнем. Таким чином, при побудові пристроїв з високим ступенем гнучкості за рахунок динамічного перепрограмування структури та її настроювання на реалізацію довільного алгоритму, включаючи режим реального часу, виникають протиріччя між добре опрацьованими методами та засобами схемотехнічної побудови й проектування пристроїв на основі ПЛІС, з одного боку, і недостатністю таких методів на системно-алгоритмічному та прикладному рівнях - з іншого, що стримує розвиток і застосування реконфігуровних засобів обчислювальної техніки (РЗОТ) і систем - нового класу засобів ОТ. Результати дисертаційної роботи були отримані дисертантом при виконанні ряду проектів у рамках: НДР “Разработать БИС с программируемой структурой” (шифр теми Р.205.03), яка виконувалася за Постановою Президії АН СРСР і розпорядженню Президії АН УРСР № 433 від 30 березня 1989 р. (виконавець); проекти 6.03.01/018-92 “Создание элементной базы молекулярной электроники” (1992 р., відповідальний виконавець), 6.03.01/035-93 “ Разработка научных основ и инструментальных средств проектирования систем с использованием методов самоорганизации” (1993-1995 рр., відповідальний виконавець), 6.03.01/015-92 “Развитие и адаптация методов физического моделирования и логического синтеза устройств информатики на базе ПЛИС (Неймановские, матричные, нейронные и другие структуры)” (1995 р., відповідальний виконавець) згідно з Державною науково-технічною програмою 6.03.01 “Високопродуктивні професійні ЕОМ і проблемно-орієнтовані комплекси широкого призначення”; НДР “Разработать нейроподобную адаптивную логи