Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Квазисамосинхронный вычислитель: методологические и алгоритмические аспекты Ю.Г. Дьяченко1 , Ю.А. Степченков1 , С.Г. Бобков2 1Институт проблем информатики РАН 2Научно-исследовательский институт системных исследований РАН YStepchenkov@ipiran.ru Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Типы синхронизаций систем G G F S D1 ●●●●●● Di (a) G A L S TI D1 ●●●●● G Di (б) F A D1 ●●●●● TI Di (в) FS - Fully Synchronous; FA - Fully Asynchronous GALS - Global Asynchronous/Local Synchronous Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Временные потери в синхронных системах 100 +45 +25 +30 +10 +20 Real Computation Time WA SI V CS NBS % WA – Worst Average SI - Signal Integrity V – Variability CS – Clock Skew NBS - Non Balanced Stages Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Структурная схема вычислителя Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Алгоритмы деления и извлечения корня Pi+1 = rPi – Dqi, i=0,…n-1, Pi+1, Pi – промежуточные остатки от деления; r – основание алгоритма (radix); D – делитель; qi – частичный результат; полученный на i-ом шаге; n – число шагов алгоритма Q = {q0q1q2…qn-1} Pi+1 = 2Pi – (2Qi–1+qi2–i)qi Qi–1 – результат извлечения корня, накопленный к i-тому шагу алгоритма Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук Стадия конвейера МЭС2008 Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Блок выбора частичного результата Из блока ССП1 Из блока ССП2 Si Ci qi Е 4 4 4 4 4 4 Сумматор "qi = +1" Сумматор "qi = –1" Сумматор "qi = 0" 4 4 4 3 Мультиплексор 3:1 4 Логика принятия решения 3 qi+ 1 I Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Варианты реализации конвейера FF CL FF CL FF (a) CLR Ack FF Req CL FF CL FF (б) DL DL Ack FF Req CL FF CL FF (в) Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук Полученные результаты МЭС2008 эффективное решение ВУ в базисе СС-схем с помощью 4 однотипных стадий; одинаковое быстродействие ВУ обеих операций – деления и извлечения квадратного корня; СС-реализация ВУ позволяет отказаться от использования регистров для хранения промежуточных результатов для снижения энергопотребление схемы в целом Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Сравнение ARM996HS и ARM968E-S Частота (в Мгц) Производительнось (DMIPS) ARM 50 54 996HS (1,08 В,125ºС ) (1,08 В,125ºС ) 77 83 (1.2В, 25 ºС) (1.2В, 25 ºС) ARM 968E-S 100 107 P Кол-во (Мвт Венти/Мгц) лей 0,045 89К 0,13 88К Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Токовые пики и общая аккумулированная энергия ARM968E-S ARM966HS X-ось: Время (в s); Y1-ось: ток (в А); Y2-ось: энергия (в J) Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Уменьшенная интерференция на радиочастотах ARM968E-S X-ось: Частота (в Гц); ARM966HS Y-ось: Энергия (в Децибелах) Институт Проблем Информатики Российской Академии Наук МЭС2008 Низкая электромагнитная эмиссия ARM968E-S X-ось: Частота (в Гц); ARM966HS Y-ось: Энергия (в Децибелах)