Ishning umumiy xususiyatlari Mavzuning dolzarbligi

Masalaning holati.
Zamonaviy mikroprotsessorlar va tizim-on-chiplarning energiya samaradorligini oshirish qobiliyatini sezilarli darajada cheklaydigan zaif nuqta sinxronlash davri hisoblanadi. Aloqa liniyalarining yuqori ishlash chastotasi, yuqori qarshilik va quvvatga egaligi, umumiy quvvatning 50% gacha bo'lgan qismi zamonaviy ultra katta integratsiyalashgan davrlarning (VLSI) sinxronlash davrlarida yo'q bo'lib ketishiga olib keladi. Ushbu muammoning istiqbolli echimlaridan biri sinxronizatsiya tushunchasidan uzoqlashish va raqamli qurilmalarni loyihalashda asinxron mantiq printsiplarini qo'llashdir.
Hozirgi vaqtda o'z-o'zidan soatlab, kechikkan sezgir davrlarni ishlab chiqishda qo'llaniladigan eng taniqli elementlar NCL mantiq elementlaridir (NULL Convention Logic). NCL mantig'iga asoslangan funktsional bloklarni qurish usullarining kamchiliklari quyidagilardan iborat: tranzistorlar sonining ortiqchaligi, nisbatan past tezlik va yuqori statik va dinamik quvvat sarfi. Delay Insensitive Minterm Synthesis (DIMS) usullari ko'rsatkich elementlari yordamida asinxron mantiq bloklarining davrlarini hosil qilish imkonini beradi, bu ham ortiqcha va shunga mos ravishda, energiya samaradorligining pastligiga olib keladi.
An'anaviy C-elementlar va NCL-elementlardan foydalanmasdan mantiq davrlarining shakllanishi signal yo'lining uzunligini, umumiy parazitar kapasitasansni, statik va dinamik energiya tarqatib yuborishni kamaytiradi.
Asbob-uskunalar xarajatlarini kamaytirish har doim ham tizim quvvat iste'molini kamaytirishga olib kelmaydi. Xuddi shu algoritmni apparat, dasturiy ta'minot yoki birgalikda apparat-dasturiy ta'minotda amalga oshirish mumkin. Apparatni takomillashtirish bilan statik RAM bloklari tizim miqyosidagi quvvatning yo'qotib qo'yilishiga etarlicha katta hissa qo'shadi. Dasturiy ta'minotni amalga oshirish bilan element o'tkazgichlar sonining keskin ko'payishi mumkin, bu esa dinamik kuchlanishning sezilarli qismini va ishlashning kamayishini qo'shadi. Shuning uchun, qoida tariqasida, optimal energiya samaradorligiga kompromis apparat va dasturiy ta'minot yechimi bilan erishish mumkin, xususan, RAM miqdorini kamaytirish orqali.
Integratsiyaning o'sishi tufayli VLSI ishlab chiquvchilari turli maqsadlarda, shu jumladan mikroprotsessor yadrolari uchun o'nlab yirik murakkab funktsional bloklarni (IP yadro IP-yadroli IP bloklarini) bitta chipda birlashtirish imkoniyatiga ega. Tizimlarni rivojlantirishning asosiy yo'nalishlaridan biri bu tarmoq-on-chip (Tarmoq chipida - NoK) strukturali aloqa tizimlarini rivojlantirishdir. Network-on-a-chip - paket ma'lumotlar uzatish va ma'muriy boshqaruvga asoslangan IP-korpuslarning aloqa tizimi. NoC aloqalarining miqyosi tufayli ular heterogen IP yadrolarini moslashuvchan qayta ishlatishni ta'minlaydi.
Bugungi kunda NoC loyihalash usullari blok topologiyasining geometrik o'lchamlarini, ulanishlarning energiya samaradorligi modellarini va tizimdagi trafikni hisobga olish imkonini bermaydi. Savdolar sonini kamaytirish va tizimlar-on-a-chipning energiya samaradorligini oshirish in-chip tarmog'ining topologik arxitekturasini optimallashtirish orqali erishish mumkin.
Bloklararo operatsiyalarni optimallashtirish va NoCda muammolarni taqsimlash muammosini genetik algoritmlar yordamida hal qilish taklif etiladi, ular boshqa optimallashtirish algoritmlaridan farq qiladi, chunki ular yechim maydonining turli sohalarida bir vaqtning o'zida qidirishni o'z ichiga oladi. Tasodifiy elementlar mahalliy optimaning to'siqlarini yengib o'tish imkonini beradi. Optimallashtirish muammosi modelini kodlash usulini tanlash, shuningdek genetik operatorlar to'plami asosan qo'llaniladigan genetik algoritmlarning samaradorligi va sifatini belgilaydi. Shuning uchun modellarni kodlash usulini ishlab chiqish va interblok operatsiyalarini optimallashtirish uchun genetik operatorlarni ishlab chiqish ilmiy va amaliy jihatdan dolzarb vazifadir.
Kvant uyali avtomatlarga asoslangan hisoblash qurilmalarining yaratilishi kvant ta'siri tufayli ularning yuqori energiya samaradorligi tufayli energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Shu bilan birga, funksional bloklar topologiyasini, shuningdek, asinxron mantiq printsiplari asosida ularni amalga oshirish imkoniyatini samarali qurish usullari etarlicha ishlab chiqilmagan va oʻrganilmagan.
Asinxron mantiq sxemalarini ishlab chiqish bo'yicha mavjud metodikalar funksional tavsifdan tortib topologiyagacha mikroelektron tizimlarning kompyuter yordamida loyihalash yo'nalishini amalga oshirish imkonini beradi. Biroq, asinxron bloklarni to'liq avtomatik rejimda loyihalashning oxiriga yo'naltirilgan yo'l hali ham amalga oshirib bo'lmaydi. Shuning uchun buning yechimi turli ierarxik darajalarda asinxron tizimlarni avtomatik loyihalash metodologiyasi va dasturiy ta'minotini yaratish bo'lishi mumkin.