Відображення циклодинамічного графу потоків даних у конвейерний обчислювальний блок

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.18372/2073-4751.84.20899

Ключові слова:

граф потоків даних, програмовна логічна інтегральна схема, VHDL, конвеєр, динамічний розклад

Анотація

У статті обговорюється актуальність систем високорівневого синтезу для проектування конвеєрних обчислювальних блоків. Метою дослідження є методи відображення алгоритмів у конвеєрний блок обробки даних, який реалізує алгоритми, що задаються циклічним графом потоків даних, що має динамічний розклад. Запропонований метод включає створення та оптимізацію циклодинамічного графу потоків даних (ЦДГПД) та його опис мовою VHDL. Запропоновано набір правил для опису коректного ЦДГПД та відповідного керуючого автомата. Отриманий ЦДГПД відображається у структуру конвеєрного обчислювального блоку за правилами, які є такими самими, як при відображенні графа синхронний потоків даних. Продемонстровано позитивну ефективність методу на прикладах проєктування пристроїв декомпресії файлів з кодуванням довжини ланцюжків та за алгоритмом LZW, які реалізовані в програмовних логічних інтегральних схемах. Запропонований метод можна використовувати вручну або реалізувати в САПР високорівневого синтезу інтегральних схем.

Посилання

Gajski D. D., Abdi S., Gerstlauer A., Schirner G. Embedded System Design. Modeling, Synthesis and Verification. Springer. —2009.

Schaumont P. A Practical Introduc­tion to Hardware/Software Codesign. Springer. —2011.

Lee E. A., Messerschmitt D. G. Synchronous data flow. Proceedings of the IEEE, vol. 75, no. 9, 1987, pp. 1235–1245, Sept. https://doi.org/10.1109/PROC. 1987.13876

Lee E. A., Neuendorffer S. Concur­rent models of computation for embedded software. IEE-INST ELEC ENG. IEE Proceedings  Computers and Digital Techniques, vol. 152. No. 2, —2005, —pp. 239–250. https://doi.org/10.1049/ip-cdt:20045065

Khan S. A. Digital Design of Signal Processing Systems. A Practical Approach”. UK: Wiley. —2011.

Sergiyenko A., Serhienko A., Simo­nenko A. A method for synchronous dataflow retiming. 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Kyiv, Ukraine, april 2017, 2017. pp. 1015–1018, https://doi.org/10.1109/UKRCON.2017.8100404

Parks T. M., Pino J. L., Lee E. A. A comparison of synchronous and cycle-static dataflow. 29th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, CA, USA, vol. 1, —1995. —pp. 204–210 https://doi.org/10.1109/ACSSC.1995. 540541

Bhattacharyya B., Bhattacharyya S. Parameterized dataflow modeling for DSP systems. IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 49, no. 10, 2001, pp. 2408–2421. https://doi.org/10.1109/ 78.950795

Wauters P., Engels M., Lauwereins R., Peperstraete J. A. Cyclo-dynamic data­flow. Proc. of 4th Euromicro Workshop on Parallel and Distributed Processing, Braga, Portugal, —1996, —pp. 319–326, https:// doi.org/ 10.1109/EMPDP.1996.500603

Fradet P., Girault A., Poplavko P. SPDF: A schedulable parametric data-flow MoC. Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), Dresden, Germany, 2012, pp. 769–774, https://doi.org/10.1109/DATE.2012.6176572

Keating M., Brikaud P. Reuse Methodology Manual for System-on-a-Chip Designs, 3d Ed. Kluwer. —2007.

Sergiyenko A. M. HDL dlya projectirovanija vychislitelnych ustroystv. Kyiv: Diasoft. 2004. (In Russian).

Woods R., McAllister J., Lightbody G., Yi Y. FPGA-based Implementation of Signal Processing Systems. Wiley, 2d Ed. —2017, —447 p.

Romankevych V. O., Mozghovyi I. V., Serhiienko P. A. Zacharioudakis L. Decompressor for hardware applications. Applied Aspects of Information Technology. Vol.6, No.1. —2023, —pp. 74–83. https://doi.org/10.15276/aait.06.2023.6

Zhou X., Ito Y., Nakano K. An Efficient Implementation of LZW Decom­pression in the FPGA. IEEE International Parallel and Distributed Processing Sympo­sium Workshops (IPDPSW). Chicago, IL, USA, 2016. pp. 599607, https://doi.org/10.1109/IPDPSW.2016.33.

Kagawa H., Ito Y., Nakano K. Throughput-Optimal Hardware Implementa­tion of LZW Decompression on the FPGA. 2019 Seventh International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW), Nagasaki, Japan, —2019. —pp. 7883. https://doi.org/10.1109/ CANDARW.2019.00022.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-30

Як цитувати

Молчанов, О. А., Сергієнко, А. М., & Вінокуров, А. І. (2025). Відображення циклодинамічного графу потоків даних у конвейерний обчислювальний блок. Проблеми iнформатизацiї та управлiння, 4(84), 82–89. https://doi.org/10.18372/2073-4751.84.20899

Номер

Том 4 № 84 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).