Transformation Methods of Computing Structure With Feedbacks for Effective Implementation On Reconfigurable Computing Systems

Abstract

В настоящее время для решения задач на реконфигурируемых вычислительных системах используются различные системы автоматизированного проектирования. В большинстве случаев они состоят из двух основных компонент: компилятора (транслятора), переводящего текст исходной программы в графовую информационно-вычислительную структуру, и синтезатора, размещающего ее в архитектуре программируемых логических интегральных схем. Существующие синтезаторы, как правило, обрабатывают информационно-вычислительную структуру без комплексной оптимизации. Поэтому полученное решение прикладной задачи может содержать неэффективные фрагменты, снижающие быстродействие прикладной программы. Наиболее распространёнными примерами неэффективных вычислительных структур являются фрагменты, реализующие рекурсивные выражения, так как они снижают быстродействие прикладной программы. В статье предложены методы преобразования рекурсивных выражений (фрагментов с обратными связями), которые позволяют в автоматическом режиме сократить интервал обработки данных при решении прикладных задач на реконфигурируемых вычислительных системах. В основе методов лежат информационноэквивалентные преобразования информационно-вычислительной структуры исходной задачи. Для каждого преобразования определен набор правил, которым должны удовлетворять операционные вершины вычислительной структуры. Применение правил позволяет выполнять эквивалентные преобразования не только над простыми структурами данных, такими как числа, но также и над более сложными структурами (матрицами, векторами, тензорами и т.п.). По результатам моделирования разработанные методы преобразования информационновычислительных структур с обратными связями позволяют сократить время решения прикладных задач примерно в 2-5 раз, за счет сокращения интервала обработки данных. Предложенные методы реализованы в прототипе оптимизирующего синтезатора информационновычислительных структур.Информационно-эквивалентные преобразования; оптимизирующий синтезатор; реконфигурируемые вычислительные системы. S.A. Dudko, I.I. Levin TRANSFORMATION METHODS OF COMPUTING STRUCTURE WITH FEEDBACKS FOR EFFECTIVE IMPLEMENTATION ON RECONFIGURABLE COMPUTING SYSTEMSAt present, various computer-aided (CAD) systems are used for solving tasks on reconfigurable computing systems (RCS). In most cases, they consist of two main parts: a compiler (translator), which translates the source code of a program into a graph-like information and computing structure, and a synthesizer, which maps it on an FPGA architecture. As a rule, existing synthesiz-