Introduction to Reconfigurable Computing: Architectures, Algorithms, and Applications

"مقدمه ای بر محاسبات قابل پیکربندی مجدد" مطالعه جامعی در زمینه محاسبات قابل پیکربندی مجدد ارائه می دهد. این یک نقطه ورود به مبتدیانی است که مایل به حرکت در زمینه تحقیقاتی محاسبات قابل تنظیم مجدد، FPGA و سیستم در طراحی تراشه قابل برنامه ریزی هستند. این کتاب همچنین می تواند به عنوان مرجع تدریس برای دوره تحصیلات تکمیلی مهندسی کامپیوتر یا به عنوان مرجع مهندسین برق و کامپیوتر پیشرفته استفاده شود. این یک پس‌زمینه نظری و عملی بسیار قوی در زمینه محاسبات قابل تنظیم مجدد، از ماشین اولیه استرین تا معماری بسیار مدرن مانند دستگاه‌های قابل تنظیم مجدد با دانه درشت و دستگاه‌های منطقی تعبیه‌شده، فراهم می‌کند. جدا از مقدمه و نتیجه‌گیری، فصول اصلی کتاب به شرح زیر است:

-معماری سیستم‌های قابل تنظیم مجدد، که فناوری و معماری مورد استفاده در دانه‌ریز و درشت دانه را ارائه می‌دهد. دستگاه های قابل پیکربندی مجدد.

-طراحی و پیاده سازی: این بخش به پیاده سازی بر روی سیستم قابل تنظیم مجدد می پردازد. به طور خلاصه مراحل مورد نیاز برای پیاده سازی برنامه در FPGA های امروزی را پوشش می دهد. و روی سنتز منطقی برای FPGA، به ویژه نقشه برداری فناوری LUT تمرکز کنید.

-سنتز سطح بالا برای دستگاه های قابل پیکربندی مجدد: سنتز سطح بالا برای سیستم های قابل پیکربندی مجدد، که به عنوان پارتیشن بندی زمانی نیز شناخته می شود، در اینجا ارائه شده است. چندین تکنیک پارتیشن بندی زمانی ارائه و توضیح داده شده است.

-مکان زمانی: این بخش سیستم های قابل تنظیم مجدد را به تنهایی در نظر می گیرد. فرض بر این است که نوعی سیستم عامل برای سیستم های قابل پیکربندی مجدد مسئول مدیریت منابع یک سیستم معین و تخصیص فضا بر روی یک دستگاه برای محاسبه وظایف ورودی است.، و بنابراین چندین رویکرد قرار دادن زمانی را برای آفلاین و همچنین ارائه می کند. قرار دادن بر روی خط.

-ارتباط متقابل آنلاین و دینامیک: این فصل رویکردهای مختلف را برای اجازه دادن به ارتباط بین ماژول‌هایی که به صورت پویا در زمان اجرا بر روی یک دستگاه معین قرار می‌گیرند، بررسی و توضیح می‌دهد.

-طراحی یک برنامه کاربردی قابل پیکربندی مجدد در Xilinx Virtex FPGA: در این بخش، رویکردهای مختلف طراحی سیستم های قابل تنظیم مجدد جزئی بر روی FPGA های Xilinx که یکی از معدود در بازار با این ویژگی هستند، توضیح داده شده است. /P>

-سیستم روی تراشه قابل برنامه ریزی: سیستم روی تراشه قابل برنامه ریزی موضوع داغ در محاسبات قابل تنظیم مجدد است. این عمدتاً ادغام یک سیستم ساخته شده بر روی ماژول های سخت افزاری جانبی (UART، اترنت، VGA، و غیره) و همچنین محاسباتی (کدگذاری، فیلتر و غیره) روی یک تراشه قابل برنامه ریزی است. راه‌حل‌های قابل استفاده کنونی ارائه شده‌اند: علاوه بر این، این کتاب بر توسعه چند پردازنده‌های تطبیقی ​​بر روی تراشه متمرکز است، یعنی سیستم‌هایی متشکل از مجموعه‌ای از پردازنده‌ها و شتاب‌دهنده‌های سخت‌افزاری قابل تعویض.

-کاربردها: این بخش استفاده از سیستم قابل پیکربندی مجدد در معماری کامپیوتر (نمونه سازی سریع، ابررایانه های قابل پیکربندی مجدد، کامپیوترهای موازی گسترده) و الگوریتم های سازگارتر برای سیستم های قابل تنظیم مجدد (حساب توزیع شده، پردازش بسته های شبکه و غیره) را پوشش می دهد. ..).

“Introduction to Reconfigurable Computing” provides a comprehensive study of the field Reconfigurable Computing. It provides an entry point to the novice willing to move in the research field reconfigurable computing, FPGA and system on programmable chip design. The book can also be used as teaching reference for a graduate course in computer engineering, or as reference to advance electrical and computer engineers. It provides a very strong theoretical and practical background to the field of reconfigurable computing, from the early Estrin’s machine to the very modern architecture like coarse-grained reconfigurable device and the embedded logic devices. Apart from the introduction and the conclusion, the main chapters of the book are the following:

-Architecture of reconfigurable systems, which presents the technology and the architecture used in fine-grained and those used in coarse-grained reconfigurable devices.

-Design and implementation: This section deals with the implementation on reconfigurable system. It briefly covers the steps needed to implement application on today's FPGAs. And focus on the logic synthesis for FPGA, in particular LUT technology mapping.

-High-Level Synthesis for Reconfigurable Devices: The high-level synthesis for reconfigurable systems, also known as temporal partitioning is presented here. Several temporal partitioning techniques are presented and explained.

-Temporal placement: This section considers stand alone reconfigurable systems. Its assume that a kind of operating systems for reconfigurable systems is in charge of managing the resources of a given system and allocate space on a device for the computation of incoming tasks., and therefore presents several temporal placement approaches for off-line as well as on-line placement.

-On-line and Dynamic Interconnection: This chapter reviews and explains the different approaches for allowing communication between modules dynamically placed at run-time on a given device.

-Designing a reconfigurable application on Xilinx Virtex FPGA: In this section, the different design approaches of partial reconfigurable systems on the Xilinx FPGAs that are one of the few on the market with this feature, are explained.

-System on programmable chip: System on programmable chip is a hot topic in reconfigurable computing. This is mainly the integration of a system made upon some peripheral (UART, Ethernet, VGA, etc.), but also computational (Coding, filter, etc.) hardware modules on one programmable chip. The current usable solutions are presented: The book furthermore focuses on the development of adaptive multiprocessors on chip, i.e. systems consisting of a set of Processors and exchangeable hardware accelerators.

-Applications: This part covers the use of reconfigurable system in computer architecture (rapid prototyping, reconfigurable supercomputer, reconfigurable massively parallel computers) and algorithm better adapted for reconfigurable systems (distributed arithmetic, network packet processing, etc...).