Alkalmazás-specifikus mikroprocesszorok modellezése és szintézise

Irodalomkutatás

Ismerkedjen meg az alkalmazás-specifikus mikroprocesszorokkal (Application-Specific Instruction Set Processor, ASIP), tervezési módszereikkel és alkalmazási területeikkel. Vizsgálja meg egy a konzulens által rendelkezésre bocsátott, a hardveres gyorsítás elvét megvalósító alkalmazás-specifikus mikroprocesszor (accelerator-based ASIP) utasításkészlet-architektúráját, különös tekintettel a gyorsító áramkör interfészére, lehetőségeire, korlátaira.

A megvalósítandó feladat

Készítsen utasításkészlet-szimulátort, amely a megismert mikroprocesszor utasításkészletét modellezi. A szimulátorral szemben támasztott követelmények:

  • Írja le a mikroprocesszor összes utasítását, beleértve a gyorsító áramkört hívó „accel” utasítást is.
  • Az „accel” utasítás modelljének könnyen módosíthatónak kel lennie a feladat további részeinek hatékony megvalósítása érdekében.

A konzulenssel egyeztetve válasszon ki egy alkalmazási területet, amelyre a mikroprocesszor optimalizálható. Az elkészített szimulátor segítségével határozza meg a gyorsító áramkör pontos specifikációját úgy, hogy az a lehető legjobban illeszkedjen a kiválasztott alkalmazási terület igényeihez. A specifikáció elkészítésekor a gyorsító áramkör hardveres megvalósíthatóságát és várható erőforrás-igényét is vegye figyelembe. Ajánlások a hardveres gyorsító funkciójára és az alkalmazási területre (a hallgató által ajánlott egyéb funkciók és alkalmazási területek is szóba jöhetnek):

  • Osztás Goldschmidt algoritmussal
  • CORDIC algoritmus
  • Taylor-soros függvényközelítés
  • Fourier-analízis
  • Mátrixműveletek
  • Klaszteranalízis

Készítse el a gyorsító áramkör szintézisre optimalizált hardvermodelljét és szimulációval ellenőrizze a működését. Az elkészített hardvermodellt építse be a vizsgált utasításkészlet-architektúrát megvalósító mikroprocesszor RTL modelljébe, amelyet a konzulens bocsát a rendelkezésére. Tesztprogramok futtatásával ellenőrizze a modell helyes működését. Vizsgálja meg a hardveres gyorsítás hatását különböző algoritmusok futtatásához szükséges gépi ciklusok számára. Becsülje meg a gyorsítás hatását az algoritmusok futásidejére. Szintetizálja a kész mikroprocesszor modellt a konzulenssel egyeztetett technológiára és vizsgálja meg a kapott rendszer erőforrás-igényét.

A feladat megvalósítására fordítandó idő minimum 2 félév!

Konzulens:                               Dr. Horváth Péter                                                                               horvath.peter.2@vik.bme.hu