CC BY
25
УПРАВЛЕНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАТИКА
УДК 004.272 DOI: 10.17213/0321-2653-2014-6-3-11
ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕШЁТКИ С МАТРИЧНОЙ КОММУТАЦИЕЙ
© 2014 г. В.Ф. Гузик, В.И. Шмойлов, Г.А. Кириченко
Гузик Вячеслав Филиппович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Вычислительная техника», Южный федеральный университет, Инженерно-технологическая академия. E-mail: vfguzik@sfedu.ru
Шмойлов Владимир Ильич - науч. сотрудник, НИИ Многопроцессорных вычислительных систем. E-mail: Shmoylov40 @at.infotectt.ru
Кириченко Геннадий Анатольевич - аспирант, кафедра «Вычислительная техника», Южный федеральный университет, Инженерно-технологическая академия. E-mail: vt_gak@mail.ru
Guzik Vyacheslav Filippovich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Computer Science», Southern Federal University, Engineering technological Academy. Email: vfguzik@sfedu.ru
Shmoylov Vladimir Ilyich - researcher, Research Institute of Multiprocessor computing systems. E-mail: Shmoylov40@at. infotectt.ru
Kirichenko Gennady Anatolievich - post-graduate student, department «Computer Science», Southern Federal University, Engineering technological Academy. E-mail: vt_gak@mail.ru
Рассматриваются пульсирующие информационные решётки (пульсиры). Пульсиры представляют собой однородную вычислительную среду, ориентированную не на микросхему, а на пластину, т. е. кремниевую подложку диаметром до 450 мм. Пульсиры - это совокупность однобитовых процессоров на пластине, которые соединены между собой «по близкодействию». Пульсиры с матричной коммутацией имеют систему связей между ячейками, расположенными как на обеих поверхностях пластины, так и на разных пластинах. Введение локальных шин - металлизированных переходных отверстий, связывающих обе поверхности пластины, а также наличие оптоэлектронных преобразователей, коренным образом расширяют коммутационные возможности пульсира, делая его в полной мере трёхмерной вычислительной структурой, что не достигнуто ни в одной из известных вычислительных систем.
Ключевые слова: матричные пульсирующие информационные решётки; аппаратная реализация алгоритма; полупроводниковая пластина; суперЭВМ.
Discusses pulsating information grid (pulsiry). Pulsiry are homogeneous computing environment that focuses not on the chip, and on the plate, i.e. silicon substrate with a diameter of up to 450 mm of Pulsiry it is a collection of single-bit processors, which are interconnected «the close-range interaction». Pulsiry matrix switching have a developed system of relations that provides switching of information flows between cells located both on both surfaces of the plate or on separate plates. The introduction of local bus - metallic by means connecting the two surfaces of the plate, and the presence of electro-optical converters, radically expand switching capabilities Pulsiry, making it fully three-dimensional computational structure that is not achieved in any of the known computer systems.
Keywords: matrix pulsating information lattice; hardware implementation of the algorithm; a semiconductor wafer; supercomputers.
Введение
Общеизвестно, что максимальное быстродействие обеспечивают вычислительные системы с аппаратной реализацией алгоритма. В настоящее время для построения вычислительных систем такого класса используются программируемые интегральные схемы (ПЛИС). В статье [1] отмечается, что для достижения наибольшей эффективности и производительности при решении сильно связанных задач необходимо использовать множество ПЛИС, объединенных с помощью высокоскоростных интерфейсов в единое вычислительное поле. Это позволяет структурно реали-
зовать базовый подграф решаемой задачи и существенно, на 1 - 2 порядка, повысить скорость решения задачи в целом. Описанная в работе [2] концепция построения реконфигурируемых вычислительных систем (РВС) на основе ПЛИС позволила создать ряд систем, которые по реальной производительности в единице объёма и энергоэффективности существенно опережают как кластерные вычислительные системы, так и известные отечественные и зарубежные РВС. В качестве элементной базы для построения реконфигу-рируемых вычислительных систем используются ПЛИС большой интеграции фирмы ХШпх семейства
Virtex, соединённые в единый вычислительный ресурс высокоскоростными каналами передачи данных [3].
Известен иной путь, ведущий к аппаратной реализации алгоритма, - это использование однородных сред (ОВС), в которых имеет место так называемый структурный способ организации вычислительного процесса. Этот способ предполагает аппаратную реализацию всех вершин информационного графа и связей между ними. Каждому оператору, связанному с вершинами информационного графа задачи, соответствуют спецпроцессор, полученный настройкой группы ячеек среды. Связи информационного графа также осуществляются программированием ячеек среды. Принципы регистровой коммутации были разработаны в середине 70-х гг. прошлого столетия А.В. Каляевым [4]. Для настройки в однородной среде операционных процессоров, соответствующих вершинам информационного графа, используются библиотеки микропрограммных модулей [5 - 7]. Эти библиотечные микропрограммные модули позволяют настраивать в ОВС как спецпроцессоры для выполнения тех или иных логических и арифметических операций в различных форматах данных, так и программировать процессоры, реализующие большой набор так называемых «крупных» операций и «типовых» задач. Очевидно, что аппаратный принцип, положенный в основу вычислительного процесса в ОВС, требует чрезвычайно большого числа однобитовых процессоров. Чтобы по производительности среда была сопоставимой с современными суперкомпьютерами, поле среды должно содержать миллиарды таких ячеек. Практически это невозможно осуществить, если ставка делается на микросхемы, содержащие матрицу битовых процессоров.
Концепция ОВС естественным образом позволяет перейти от кристаллов СБИС на пластины и, тем самым, выйти на принципиально новый уровень в развитии элементной базы, что даёт возможность производить потоковые вычислительные системы. Но чтобы выйти на пластины, нужны среды нового поколения, которые получили название пульсирующие информационные решётки (пульсиры) [8]. Эта терминология более точно отражает процесс обработки информации в регулярных структурах. В пульсирах первостепенное внимание уделено вопросам обеспечения надежности и живучести, что, в свою очередь, гарантирует технологичность производства и эффективность эксплуатации вычислительных систем.
Если первоначально среды были ориентированы на уровень микросхем [9 - 11], то пульсиры проектируются для реализации на кремниевых полупроводниковых пластинах диаметром до 450 мм [12 - 16]. Переход от микросхем на пластины обусловлен всей логикой развития микроэлектроники. Известно, что выход на субмикронные элементы в микроэлектронике уже породил ряд трудно преодолимых барьеров. Технологи при производстве микросхем столкнулись с эффектом электронной миграции или электропереноса. Прямая зависимость этого эффекта от плотности
протекающего тока стала всё более проявляться с уменьшением сечения токоведущих дорожек, что неизбежно при увеличении степени интеграции. Концепция пульсиров даёт возможность сместить акценты и иначе подойти к выбору приоритетов. Использование кремниевой пластины как конструктивной единицы позволяет обойтись проектными нормами среднего, хорошо и давно обкатанного уровня, ибо удельная плотность транзисторов в вычислительной системе, реализованной на пластинах, будет в итоге на один-два порядка выше, нежели в аппаратуре, построенной на микросхемах, даже если они будут изготавливаться по предельно допустимым на сегодняшний день технологическим нормам. Однородные среды готовы перейти на пластину и эта готовность - основное преимущество ОВС перед другими направлениями в вычислительной технике - микропроцессорными и транспьютерными системами, систоликой, программируемыми решетчатыми полями (FPGA), программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС) и т. д.
1. Матричные пульсиры. На рис. 1 показана матрица пульсира, ячейки которой соединены между собой локальными и глобальными информационными шинами. Как видно из рис. 1, каждая ячейка соединена с восемью соседними ячейками. Кроме того, ячейка для непосредственной связи с соседними имеет восемь дополнительных входов и выходов. Эти входы - выходы имеют фиксированную коммутацию и показаны на рисунке тонкими линиями. Некоммутируемые связи используются в пульсире при реализации алгоритмов клеточных автоматов [17].
Рис. 1. Матрица пульсира
Из рис. 2 можно видеть, что имеются горизонтальные, вертикальные и диагональные шины. Это шины «быстрого доступа», так как посредством их осуществляется обмен информацией между удалёнными друг от друга ячейками. Связи ячеек, расположенных на верхней и нижней поверхностях пластины, реализуются посредством локальных шин. Оптические каналы обеспечивают передачу информации между ячейками соседних пластин пульсира. Каждый из оптических каналов состоит из пары преобразователей - электронно-оптического и оптоэлектронного.
Рис. 3. Матричные коммутаторы
Каждый из восьми оптоэлектронных коммутаторов ячейки обеспечивает передачу данных на соседнюю ячейку, на оптический преобразователь и ло-
кальные шины. Аналогично введём понятия «сопряжённых» и «смежных» коммутаторов. «Сопряжённые» коммутаторы соединены между собой локальными шинами. «Смежные» коммутаторы -коммутаторы ячеек соседних пластин, которые посредством преобразователей связаны между собой оптическими каналами.
2. Оптоэлектронные коммутаторы. В пульси-рах с матричной коммутацией каждая ячейка содержит восемь оптоэлектронных коммутаторов. Каждый оптоэлектронный коммутатор ячейки осуществляет передачу данных в направлении соседней ячейки, на вход оптического преобразователя и на локальные шины (рис. 4).
Рис. 2. Шины пульсира
Матричные пульсиры представляют собой трёхмерную структуру, состоящую из набора пластин, соединённых между собой определённым образом. Структура матричного пульсира подобна трёхмерной решётке, в узлах которой расположены процессорные элементы. Конструкция обеспечивает возможность наращивать пульсиры в трёх измерениях. Определим ячейки трёхмерного пульсира. Назовём «сопряжёнными» ячейки, расположенные на различных поверхностях пластины и находящиеся одна над другой. Под «смежными» ячейками будем понимать ячейки, которые находятся на соседних пластинах и также размещены друг над другом. Смысл «соседних» и «связанных» ячеек легко устанавливается из рис. 3.
Рис. 4. Оптоэлектронные коммутаторы
Использование «сопряжённых» коммутаторов позволяет осуществить передачу данных между «связанными» ячейками и транзит данных через пластину, которые поступают световыми потоками сверху и снизу, при этом выходы «связанных» ячеек и выходы преобразователей оптических каналов являются входами соответствующего «сопряжённого» коммутатора. Коммутация входов «сопряжённых» коммутаторов задаётся непосредственно кодом управления соответствующей «связанной» ячейки. Другие два входа «сопряжённых» оптоэлектронных коммутаторов, расположенных на верхней и нижней поверхностях пластины, являются каналами приёма данных локальных шин.
Оптоэлектронный коммутатор состоит из четырёх каналов, каждый из которых имеет свой адресуемый выход. Так, выход канала а поступает на вход соседней ячейки, выход канала Г - на вход оптического преобразователя. Выход ещё двух каналов коммутатора связан, соответственно, с локальными шинами L1 и L4. Входами первых двух каналов коммутатора являются выходы ячейки Ь и оптического канала Ов, а также локальные шины L2, L3. Аналогично устроен коммутатор ячейки, расположенной на нижней поверхности пластины (рис. 5).
Когда локальные шины не задействованы, «сопряжённые» коммутаторы обеспечивают коммутацию данных с выхода ячейки и оптического преобразователя и их передачу на вход соседней ячейки и вход оптического преобразователя. Каждый из «сопряжённых» коммутаторов состоит из двух пар двувходовых и четырёхвходовых коммутаторов. Двувходовые коммутаторы обеспечивают связь с локальными шинами и коммутацию данных с выходов ячейки и оптического преобразователя. Четырёхвходовые коммутаторы связаны с входами соседней ячейки и оптического канала и осуществляют коммутацию данных с выходов ячейки, оптического канала и локальных шин.
Поскольку вычислительная ячейка соседствует с восьмью соседними и содержит восемь оптоэлектрон-
ных коммутаторов, то поле управления ими состоит из восьми подполей управления каждого из коммутаторов. Подполе включает в себя четыре команды управления (Р1 - Р4). Команды Р1, Р2 управляют связью ячейки, соответственно, с входами оптического канала и соседней ячейки. Напомним, что локальные шины соединены с «сопряжёнными» коммутаторами, связь с которыми определяется сигналами управления Р3, Р4.
В трёхмерном пульсире организуются информационные трассы произвольного направления и разной сложности. На рис. 6 показаны трассы, содержащие транзит и ветвление данных. Так, данные с ячейки нижней поверхности пластины 2 ветвятся в трех направлениях: на соседнюю ячейку, вверх - в ячейку верхней поверхности и вниз - на ячейку соседней пластины.
Рис. 5. Связи ячеек и коммутаторов
Рис. 6. Схемы трасс транзита и ветвления данных
3. Структурная схема ячейки пульсира. Ячейка представляет собой однобитовый тактируемый модуль, выполняющий вычислительные функции, функции коммутации информационных потоков, памяти, диагностики и перепрограммирования. Ячейка имеет восемь информационных входов (al,..., а8) и выходов (b1, ..., b8), входы оптических преобразователей Intl-Int8, выходы оптических преобразователей Outl -Out8, входы с локальных шин 1L2 - 8L2, 1L3 - 8L3, выходы на локальные шины 1L1 - 8L1, 1L4 - 8L4, фиксированные входы и выходы (cl, ..., с8 и dl, ..., d8), входы записи в регистры инструкции (WRI), данных (SWRD) и памяти (WRRAM), две входные (InPRGl, InPRG2) и две выходные (OutPRGl, OutPRG2) шины настройки, двунаправленные шины ввода-вывода данных (Chl, ..., Ch4), входы тактовых импульсов (CLC) и сброса (RESET).
Рассмотрим систему каналов ячейки. Канал настройки предназначен для программирования ячейки, обеспечивающего работу всех её функциональных узлов. Канал программирования служит для настройки ячейки в процессе её работы, т. е. во время выполнения ячейкой ранее установленной программы. Канал адреса содержит непосредственно адрес ячейки и обеспечивает в дальнейшем идентификацию информационных посылок, поступающих по служебному каналу.
Канал АЛУ реализует вычислительные функции над операндами, представленными в последовательном коде, и включает в себя однобитовый двухопе-рандный процессор. В зависимости от кода операции (КОП) вычислительная ячейка выполняет арифметико-логические операции в соответствии с таблицей.
Система команд АЛУ ячеек пульсира
Код операции Название операции
0 0 1 Суммирование с запоминанием переноса
0 1 0 Логическое умножение
1 0 0 Логическое умножение с инверсией
1 0 1 Суммирование «по модулю 2»
1 1 0 Запоминание «1»
1 1 1 Генерирование константы
0 1 1 Расширенный транзит
0 0 0 Нет операции
Канал памяти обеспечивает хранение данных, в том числе и констант, длиной, не превышающей 16 Кбит, которые могут быть предварительно записаны в ячейку или введены в неё во время работы. Канал транзитов осуществляет передачу данных без изменений с любого из входов ячейки на её выходы и может обеспечить, в зависимости от режима работы ячейки, формирование от трёх до семи каналов транзита. Канал шин выполняет приём и передачу данных
на «удалённые» ячейки. Канал коммутаторов даёт возможность по каждому из восьми направлений иметь связь с соседней ячейкой, с оптическими преобразователями и локальными шинами ввода/вывода данных. Канал клеточного автомата реализует клеточные алгоритмы путём преобразования значений состояния соседних клеток, поступающих в ячейку. Служебный канал содержит в себе регистр данных, в котором отражаются значения состояния ячейки и коды перепрограммирования.
На рис. 7 показана функциональная схема ячейки.
Блок регистра инструкции представляет собой два параллельных регистра данных длиной в 154 бит каждый. Код программы последовательно заносится в первый из регистров, после чего осуществляется перезапись данных из первого регистра во второй. В дальнейшем второй регистр блокируется для последующей записи и в соответствии с занесенной информацией осуществляет настройку всех узлов ячейки на выполнение заданной программы.
Блок адреса представляет собой регистр и дешифратор адреса. В регистр адреса с выхода регистра инструкции заносится значение адреса, присвоенное данной ячейке. Блок управления обеспечивает организацию программирования и настройки ячейки, управляет работой клеточного автомата, обслуживает процесс идентификации номера ячейки и синхронизирует работу служебного канала. В регистре сравнения осуществляется сравнение значения состояния соседних клеток с заданным, которое предварительно записано в блоке памяти ячейки.
Блок ввода данных состоит из восьми входных коммутаторов, т. е. имеющих восемь входов и один выход. Выходы блока ввода данных формируют в ячейке восемь независимых информационных каналов. Блок ввода и вывода данных с шин СМ, ..., ^4 имеет четыре коммутатора входа типа 4*1 и четыре коммутатора выхода типа 1*4 и связывает ячейку с двунаправленными шинами быстрого доступа ^ 1, ..., ^4.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) включает однобитовое двухоперандное устройство, в котором реализуются операции над данными, поступающими в последовательном коде. Система команд приведена в таблице. Блок памяти реализован на секционированном регистре длиной в 16 Кбит. Логически он может быть разделён на блоки памяти для хранения констант и оперативных данных. Константы предварительно заносятся в блок памяти в режиме программирования. Внешние данные могут поступать с других ячеек в режиме работы. Блок программирования обеспечен регистром данных для хранения микропрограммы длиной в 8 Кбит.
Служебный канал содержит регистры данных и адреса, которые служат для осуществления тестирования ячейки в режиме «работа». Блок оптоэлектронных коммутаторов включает восемь коммутаторов, каждый из которых имеет связь с входом соседней ячейки, с входом и выходом оптических преобразователей, с двумя входами и выходами локальных шин.
Рис. 7. Функциональная схема ячейки: 1 - регистр инструкции; 2 - регистр адреса; 3 - регистр управления; 4 - регистр сравнения; 5 - блок ввода данных с входов а1, ... а8; 6 - блок вывода данных на выходы е1,...,е8; 7 - блок ввода данных с шин С№,... ,^4; 8 - блок вывода данных на шины С№,... ,^4; 9 - входные коммутаторы; 10 - выходные коммутаторы; 11 - арифметико-логическое устройство; 12 - блок памяти; 13 - блок перепрограммирования; 14 - блок транзитов; 15 - служебный регистр; 16 - блок оптоэлектронных коммутаторов
Работа с ячейкой предполагает режимы: «программирования и настройки», «настройки памяти», «работа клеточного автомата», «работа» и «перепрограммирование». Режимы функционирования ячейки задаются комбинациями управляющих сигналов «SEL1», «SEL2» и «WRAM».
Вычислительная ячейка осуществляет обработку информационных потоков, идущих с восьми направлений. Поэтому внутри неё можно выделить восемь информационных трасс, которые, вообще говоря, имеют разное функциональное назначение. Из этого числа информационных трасс ячейки четыре предназначены для каналов арифметико-логической обработки данных и памяти, одна трасса - для служебного канала, три оставшиеся трассы отведены для канала транзитов. Благодаря аппаратным решениям ячейка может либо сочетать в себе функции обработки, коммутации и памяти, либо осуществлять передачу информационных потоков данных.
При проектировании пульсира на надёжность настройки программного регистра ячейки обращалось особое внимание. Многовариантность программирования регистра инструкции ячеек пульсира позволяет повысить надёжность пульсира в целом. Поле пульси-ра предполагает следующие настройки:
- по горизонтальным входам;
- по вертикальным входам;
- по горизонтальным входам с использованием цепей обхода ячеек;
- по вертикальным входам с использованием цепей обхода ячеек;
- через информационные входы.
Для целей диагностики и перестройки участка поля пульсира в ячейке был определён служебный канал, т. е. в ячейках, функционирующих в режиме «работа», бронировалась трасса, по которой можно было бы выводить из ячейки информацию о её состоянии и вводить данные для перепрограммирования её регистра инструкции.
Составными частями канала регистров являются регистры инструкции, адреса и последовательный регистр памяти, которые в режиме настройки ячейки пульсира программируются. В дальнейшем регистр инструкции настраивает ячейку на выполнение вычислительных и коммутационных функций. Часть регистра памяти используется для хранения константы, значение которой также заранее программируется. Данные, занесенные в память, в дальнейшем могут использоваться АЛУ ячейки для обработки информации и быть переданы в АЛУ других ячеек. Оставшаяся часть памяти по умолчанию используется в ячейке для записи, хранения и чтения данных в качестве оперативной памяти.
Регистр инструкции состоит из регистра кода операций (РКОП), регистра управления коммутаторами (РУК), регистров управления памятью (РУП), вводом-выводом данных канала памяти (РВВП), вводом-выводом данных канала АЛУ (РВВ АЛУ), шин-
ными каналами (РШ) и регистров управления входами (РУвх) и выходами (РУвых) ячейки Для каждого из вышеуказанных регистров выделена своя группа разрядов регистра инструкции.
4. Конструкция пульсиров. Пульсирующие информационные решётки реализуются на кремниевых пластинах. Связь между пластинами обеспечивается с помощью оптоэлектронных приборов - миниатюрных свето- и фотодиодов. Для крепления пластин и подачи питания используется специальная зона. В отверстия зоны запрессованы втулки, в которые вставляются штыри. На этих штырях собирается конструкция пульсира. Также по этим штырям подаётся напряжение питания, сигналы тактирования, сброса и другие управляющие сигналы. Поэтому штыри имеют достаточно сложную конструкцию. Пульсир предполагает размещение ячеек на обеих поверхностях пластины. Электрическое соединение поверхностей пластины осуществляется через токоведущие дорожки локальных шин, проходящих сквозь пластину.
Конструкция пластины должна обеспечивать возможность наращивания пульсира по трём координатам. На краях пластины сделаны вырезы. Предложенная конструкция пластины позволяет строить двумерные и трёхмерные пульсиры. Легко реализуются замкнутые конфигурации поля, что весьма эффективно при обработке итерационных алгоритмов. Совокупность оптических преобразователей, расположенных по всей площади верхней и нижней поверхностей пластины, обеспечивает возможность построения трёхмерных пульсиров.
поверхности пластины и через неё, а также оптическими преобразователями световых каналов. Уже отмечалось, что кроме полей можно собирать и трёхмерные конструкции пульсира.
Имея блоки пластин пульсира, можно строить вычислительные «объемы». Так, на рис. 9 показан трёхмерный пульсир, состоящий из шестнадцати блоков, каждый из которых содержит шестнадцать пластин. Верхнюю и нижнюю поверхности пластины можно использовать для ввода и вывода информации световыми потоками, что необходимо в вычислительных системах реального времени.
Рис. 8. Схема соединения пластин
На рис. 8 показано электрическое соединение двух пластин в одной плоскости между собой. Как видно из рисунка, профиль пластины имеет выступ для сочленения двух пластин и содержит зону размещения оптических преобразователей краевых ячеек обеих поверхностей пластины. Каждый оптический преобразователь соединён с ячейкой токоведущей дорожкой. Пластины размещены таким образом, что обеспечивается точное расположение пар преобразователей оптических каналов друг против друга. Для соединения ячеек с оптическим преобразователем используются токоведущие дорожки, т. е. металлизированные отверстия.
Связь между ячейками двух соседних пластин, расположенных в горизонтальной плоскости, обеспечивается токоведущими дорожками, проходящими по
Рис. 9. Трёхмерный пульсир
Таким образом, пульсиры обеспечивают создание вычислительной системы в виде трёхмерной структуры. Конструктивным элементом следует считать пластину, на обеих поверхностях которой размещены матрицы ячеек пульсира. Каждая поверхность пластины содержит по всей её площади оптические преобразователи. Создание трёхмерной структуры предполагает наращивание пластин в горизонтальной плоскости, когда соседние пластины соединяются с использованием оптических преобразователей периферийных ячеек, и формирование блоков пластин, в котором пластины расположены друг над другом. При этом связь между ними осуществляется световыми сигналами оптических преобразователей, расположенных на всей площади пластины.
Заключение
Несмотря на значительные успехи микроэлектроники, добивающейся каждые два-три года двукратного увеличения количества транзисторов в микросхеме, сами размеры микросхемы растут медленно. Дело в том, что традиционный подход к производству микросхем подразумевает стопроцентную годность компонентов микросхемы. Любопытно, что и в перспективе специалисты в области микроэлектроники не ждут заметного увеличения площади интегральных схем. И это при том, что диаметр полупроводниковой пластины уже сейчас достиг 450 мм. Пессимистические прогнозы вполне объяснимы: просто нет направления в вычислительной технике из разряда «раскрученных», которое было бы готово выйти на пластину.
И всё-таки перейти на пластину можно, если в качестве элемента брать не микропроцессор, а процессор однобитовый, требующий для своей реализации сравнительно небольшой площади. На пластине следует производить однородные среды, точнее среды нового поколения, которые названы пульсирами и описанию которых посвящена эта статья. Переход микроэлектронного производства от чипов, т.е. кристаллов незначительных размеров, до пластин - полупроводниковых подложек диаметром до 450 мм - это, конечно, революционный этап. И среды готовы к этому скачку принципиальной важности. Пульсиры, по определению - однородные среды, приспособленные к реализации на пластине. Переход на новую элементную базу - ОВС на пластине - по предварительным оценкам позволил бы иметь вычислительные средства с технико-экономическими параметрами, превышающими параметры существующих вычислительных систем не на проценты, а в разы и даже на порядки. Ну и, пожалуй, главное. Ныне «в свете последних событий» даже для гуманитариев становится очевидно, что создание отечественной перспективной элементной базы - это жизненно необходимый проект. Специалисты об этом говорят уже не одно десятилетие.
Литература
1. Каляев И.А., Левин И.И., Дордопуло А.И., Семерников Е.А. Вычислительные системы с реконфигурируемой архитектурой на основе ПЛИС Virtex-6 и Virtex-7 // Вестн. ЮНЦ. 2013. Т. 9. Юбилейный выпуск. С. 107 - 114.
2. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры: 2-е изд., перераб. и доп. / под общ. ред. И.А. Каляева. Ростов н/Д., 2009. 344 с.
3. Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые мультикон-вейерные вычислительные системы для решения потоковых задач // Информационные технологии и вычислительные системы. 2011. № 2. С. 12 - 22.
4. Каляев А.В. Однородные коммутационные регистровые структуры. М., 1978. 336 с.
5. Банковский А.Г., Карпа Н.М., Маланина Н.М., Шим-кив А.П., Шмойлов В.И. Библиотека микропрограммных модулей арифметических и логических операций для чисел с фиксированной запятой. Львов, 1990. 246 с.
6. Василькевич А.В., Дмитриев А.Г., Лехив Б.И., ШмойловВ.И. Библиотека микропрограммных модулей для реализации задач обработки изображений на ОВС. Львов, 1991. 225 с.
7. Кузьо М.М., Русин Б.П., Шмойлов В.И. Однородные вычислительные среды // Оптико-електронш шформа-цшно-енергетичш технологи. Вшниця, 2001. № 2. С. 19 - 37.
8. Шмойлов В.И. Пульсирующие информационные решётки и суперкомпьютеры класса А. Львов, 2004. 902 с.
9. Русин Б.П., Кузьо М.Н., Шмойлов В.И. Реконфигурируе-мые высокопроизводительные системы на однородных средах // Автоматика и вычислительная техника. Рига. 2000. № 3. С. 72 - 81.
10. Кузьо М.М., Русин Б.П., Шмойлов В.1. Однорвдт сере-довища-елементна база високопродуктивних обчислю-вальних систем. // Управляющие системы и машины. Киев, 2000. № 4. С. 52 - 62.
11. Кузьо М.М., Русын М.Н., Шмойлов В.И. Пульсирующие информационные решётки // Оптико-електронш шфор-мацieiно-енергетичнi технологи. Вшниця. 2001. № 1. С. 151 - 78.
12. Кочерга М.С., Шмойлов В.И. Построение реконфигури-руемых вычислительных систем на однородных вычислительных средах // Вестн. ЮНЦ РАН. 2008. Т. 4, № 2. С. 19 - 26.
13. Русин Б.П., Кузьо М.Н., Шмойлов В.И. Пульсирующие информационные решётки // Автоматика и вычислительная техника. 2002. № 1. С. 60 - 71.
14. Шмойлов В.И., Русин Б.П. Кузьо М.Н. Пульсу-кга шформацшш гратки - Нове поколшня одж^дних обчислювальних середовищ // УСиМ. 2004. № 2. С. 23 - 31.
15. Кузьо М.М., Русын М.Н., Шмойлов В.И. Пульсирующие информационные решётки // Оптико-електронш шформащшно-енергетичш технологи. Вшниця, 2001. № 1. С. 151 - 78.
16. Шмойлов В.И., Адимацкий А.И., Русин Б.П., Кузьо М.Н. Матричные пульсирующие информационные решётки. Львов, 2003. 338 с.
17. Витиска Н.И., Задорожний Д.В., Кочерга М.С., Шмой-лов В.И. Клеточно-автоматный компьютер в поле пуль-сиров // Вестн. компьютерных и информационных технологий. 2009. № 2. С. 2 - 8.
References
1. Kalyaev I.A., Levin I.I., Dordopulo A.I., Semernikov E.A. Vychislitel'nye sistemy s rekonfiguriruemoj arhitekturoj na osnove PLIS Virtex-6 i Virtex-7. Yubilejnyj vypusk [Computing with reconfigurable architecture based on FPGA Virtex-6 and Virtex-7. Anniversary release.]. Vestn. YuNC, 2013, T. 9, pp. 107 - 114.
2. Kalyaev I.A., Levin I.I., Semernikov E.A., Shmojlov V.I. Rekonfiguriruemye mul'tikonvejernye vychislitel'nye struktury. 2-e izd., pererab. i dop. Pod obsch. red. I.A. Kalyaeva [Reconfigurable multiconference computational structure. 2nd ed., revised and enlarged supplementary. Under the General editorship of I. A. Kalyayev]. Rostov n/D., 2009, 344 p.
3. Kalyaev I.A., Levin I.I. Rekonfiguriruemye mul'tikonvejernye vychislitel'nye sistemy dlya resheniya potokovyh zadach [Reconfigurable multiconference computing system for solving ow problems]. Informacionnye tehnologii i vychislitel'nye sistemy, 2011, № 2, pp. 12 - 22.
4. Kalyaev A.V. Odnorodnye kommutacionnye registrovye struktury [Homogeneous switching register structure]. Moscow, 1978, 336 p.
5. Bankovskij A.G., Karpa N.M., Malanina N.M., Shimkiv A.P., Shmojlov V.I. Biblioteka mikroprogrammnyh modulej arifmeticheskih i logicheskih operacij dlya chisel s fik-sirovannoj zapyatoj [Library firmware modules arithmetic and logical operations on numbers with fixed-line comma]. L'vov, 1990, 246 p.
6. Vasil'kevich A.V., Dmitriev A.G., Lehiv B.I., Shmojlov V.I. Biblioteka mikroprogrammnyh modulej dlya realizacii zadach obrabotki izobrazhenij na OVS [Library firmware modules for the implementation of image processing tasks on the IRD]. L'vov, 1991, 225 p.
7. Kuz'o M.M., Rusin B.P., Shmojlov V.I. Odnorodnye vychislitel'nye sredy [Homogeneous computing environment]. Optiko-elektronni informa-cijno-energetichni tehnologii . Vinnicya, 2001, № 2, pp. 19 - 37.
8. Shmojlov V.I. Pul'siruyuschie informacionnye reshetki i superkomp'yutery klassa A [Pulsating information grids and supercomputers class A]. L'vov, 2004, 902 p.
9. Rusin B.P., Kuz'o M.N., Shmojlov V.I. Rekonfiguriruemye vysokoproizvoditel'nye sistemy na odnorodnyh sredah [Reconfigurable systems on homogeneous environments]. Avtomatika i vychislitel'naya tehnika. Riga, 2000, № 3, pp. 72 - 81.
10. Kuz'o M.M., Rusin B.P., Shmojlov V.I. Odnoridni seredovischa-elementna baza visokoproduktivnih obchislyuval'nih sistem [Odern protection-elementa base vysokoproduktivnykh obsolutely systems]. Upravlyayuschie sistemy i mashiny. Kiev, 2000, № 4, pp. 52 - 62.
11. Kuz'o M.M., Rusyn M.N., Shmojlov V.I. Pul'siruyuschie informacionnye reshetki [Pulsating information grid]. Optiko-elektronni infor-macieino-energetichni tehnologii. Vinnicya, 2001, № 1, pp. 151 - 78.
12. Kocherga M.S., Shmojlov V.I. Postroenie rekonfiguriruemyh vychislitel'nyh sistem na odnorodnyh vychislitel'nyh sredah [Build reconfigurable computing systems on homogeneous computing environments]. Vestnik YuNCRAN, 2008, T. 4, № 2, pp. 19 - 26.
13. Rusin B.P., Kuz'o M.N., Shmojlov V.I. Pul'siruyuschie informacionnye reshetki [Pulsating information grid]. Avtomatika i vychislitel'naya tehnika, 2002, № 1, pp. 60 - 71.
14. Shmojlov V.I., Rusin B.P. Kuz'o M.N. Pul'suyuchi informaciini gratki - Nove pokolinnya odnoridnih obchislyuval'nih seredovisch [Pulse-UC informacin grade - New generation odnoga obsolutely of seredova]. USiM, 2004, № 2, pp. 23 - 31.
15. Kuz'o M.M., Rusyn M.N., Shmojlov V.I. Pul'siruyuschie informacionnye reshetki [Pulsating information grid]. Optiko-elektronni informacijino-energetichni tehnologii. Vinnicya, 2001, no. 1, pp. 151 - 78.
16. Shmojlov V.I., Adimackij A.I., Rusin B.P., Kuz'o M.N. Matrichnye pul'siruyuschie informacionnye reshetki [Matrix pulsating information grid]. L'vov, 2003, 338 p.
17. Vitiska N.I., Zadorozhnij D.V., Kocherga M.S., Shmojlov V.I. Kletochno-avtomatnyj komp'yuter v pole pul'sirov [Cellular
automata in computer field Pulseras]. Vestn. komp'yuternyh i informacionnyh tehnologij, 2009, № 2, pp. 2 - 8.
Поступила в редакцию 14 июля 2014 г
