«МЭС 2014»1 Аппаратное ускорение цифрового моделирования Зайцев Виктор Сергеевич zaicevvs@tut.by Белорусский государственный университет Кафедра математической. - презентация

1 «МЭС 2014»1 Аппаратное ускорение цифрового моделирования Зайцев Виктор Сергеевич Белорусский государственный университет Кафедра математической кибернетики

2 «МЭС 2014»2 Содержание Существующие решения Софт для моделирования Бюджетное решение Структура эмулятора Внешние порты Результаты Выводы

3 «МЭС 2014»3 Существующие решения Фирма Altera - ALDEC HES 5,6,7 Фирма Synopsys - Synopsys HAPS Фирма MentorGraphics - Veloce $19995 – до 96 млн вентилей от $500,000 с лицензией на ПО До 2 млрд вентилей за $200 к без учета лицензии

4 «МЭС 2014»4 Существующие решения Преимущества: Готовое решение, по нажатию нескольких кнопок Интегрирование в среду моделирования Высокая скорость моделирования Недостатки: Цена: 30К-1.5М $ Софт для моделирования только от производителя плат Нет возможности использовать более дешевую версию платы

5 «МЭС 2014»5 Софт для цифрового моделирования Riviera-PRO (Aldec) NC-Sim® (Cadence) ModelSim® (MentorGraphics) QuestaSim® (MentorGraphics) VCS-MX® (Synopsys)

6 «МЭС 2014»6 Прототип или модель Модель Время вычисления процессором последовательно всех операций описанных в модели Время на отрисовку сигналов Изменяется в зависимости от сложности схемы Прототип Время максимальной «задержки» комбинационной части семы схемы Время на передачу данных в FPGA-прототип Время одного периода синхросигнала Время на посылку данных компьютеру Время на отрисовку сигналов Константное Время обработки одного такта в:

7 «МЭС 2014»7 Бюджетное решение Компьютер с ПО для моделирования Адаптер подключения компьютера к FPGA FPGA ~$25 От $30 до $1 к Webpack + gnu gcc

8 «МЭС 2014»8 Концепт ускорения моделирования

9 «МЭС 2014»9 Доступные внешние порты Порт ПреимуществаНедостатки COM Двунаправленный Минимальная задержка чтения/записи Низкая скорость передачи данных до 128 к Бит/c LPT Двунаправленный Минимальная задержка чтения/записи Скорость передачи данных до 2 МБ/c Скорость передачи данных до 2 МБайт/c USB 2.0 Двунаправленный Скорость передачи данных до 480 МБит/c Задержка операции чтения-записи 1 мс

10 «МЭС 2014»10 Схема работы системы на примере USB-адаптера

11 «МЭС 2014»11 Результаты COM порт LPT порт(EPP) USB (2.0) адаптер FTDI232H Минимальный пакет данных 10 бит 8 бит 1 Байт Максимальный пакет данных 10 бит 32 бита 64 к Байт Частота 128 к Гц 2 МГц 60 МГц Задержки между пакетами в одном направлении мкс Задержка между функциями чтения и записи --1 мс Реальная скорость передачи 12.8 к Байт/с 2 Мбайт/с МБайт/с Реальная скорость обмена (запись-чтение) 6.4 к Байт/с 0.5 Мбайт/с От 1 к Байт/с до Мбайт/с

12 «МЭС 2014»12 Результаты Сумма отправленных и полученных сигналов Частота, Гц COM порт LPT порт USB порт

13 «МЭС 2014»13 Выводы Созданы VHDL-модули для прошивки в FPGA, обеспечивающие прием данных и передачу ответов в (из) компьютера через COM/LPT/USB-порты. Для компиляции SystemC модуля использовался gcc Разработанные функции работают в среде Linux (Suse12.3), QuestaSim 10.1b. Разработаны программные модули на SystemC/C++ для посылки приема данных при моделировании. В ходе экспериментов были выявлены особенности работы портов в режимах приема и отправки данных. Произведена оценка производительности портов при использовании их в системе аппаратного ускорения моделирования. На основе оценок производительности портов и оценки скорости выполнения моделирования на компьютере, используя модули приема/передачи, можно реализовать бюджетный вариант системы ускорения цифрового моделирования синхронных схем.

14 «МЭС 2014»14 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!