Методы преобразования параллелизма в процессе высокоуровневого синтеза СБИС

Моделирование и анализ информационных систем. 2022. Т. 29. № 1. С. 60–72.

Рыженко И. Н., Непомнящий О. В., Легалов А. И., Шайдуров В. В.

Предложены методы повышения эффективности разработки СБИС на основе метода архитектурно-независимого проектирования. Рассмотрен маршрут высокоуровневого синтеза СБИС. Изложен принцип построения аппаратной модели СБИС на основе функционально-потоковой парадигмы программирования.

Представлены результаты разработки методов и алгоритмов трансформации, функционально-потоковых параллельных программ в программы на языках описания аппаратуры, обеспечивающих поддержку процесса проектирования цифровых однокристальных систем. Рассмотрены принципы оценки и выделены классы ресурсов, требуемых для анализа проектных решений. Введены коэффициенты редукции и методики их расчета по каждому классу ресурсов. Предложен алгоритм расчета коэффициентов редукции и оценки требуемых ресурсов. Предложен алгоритм преобразования параллелизма с учетом заданных ограничений целевой платформы. Разработан механизм обмена метриками с архитектурно-зависимым уровнем. Приведены примеры редукции параллелизма для платформы ПЛИС и практическая реализация тестовых алгоритмов БПФ в базисе ПЛИС Virtex® UltraScale. Разработанные методы и алгоритмы позволяют использовать метод архитектурно-независимого синтеза для переноса проектов СБИС на различные архитектуры с помощью изменения параллелизма схемы и эквивалентных преобразований параллельных программ. Предложенный подход обеспечивает множество вариантов аппаратных решений для реализации на различных целевых платформах.

Ключевые слова: VLSI, dataflow, параллельные вычисления, parallel computing, functional programming, Высокоуровневый синтез, функционально-потоковое параллельное программирование, high-level synthesis, потоки данных, цифровая интегральная схема