Подход к разработке систем управления малыми космическими аппаратами…
5
команд в регистрах, использование теневых регистров для сохранения
состояния вычислений при переключении контекста, разделение шин
команд и данных (Гарвардская архитектура). В то же время для сиг-
нальных процессоров характерным является наличие аппаратного
умножителя, позволяющего выполнять умножение как минимум двух
чисел за один командный такт. Еще одной особенностью сигнальных
процессоров является включение в систему команд таких операций, как
умножение с накоплением MAC
(
C AB C
с указанным в команде
числом выполнений в цикле и с правилом изменения индексов исполь-
зуемых элементов массивов
A
и
B
, т. е. уже реализованы прообразы ба-
зовых нейроопераций — взвешенное суммирование с накоплением),
инверсия бит адреса, разнообразные битовые операции [11].
Отдельно следует рассмотреть возможность создания параллельных
вычислителей (в том числе и нейро-) на базе ПЛИС. В настоящее время
множество фирм в мире занимается разработкой и выпуском различных
типов ПЛИС, однако лидерство делят фирмы Xilinx и ALTERA. Выде-
лить продукцию какой-либо одной из них невозможно, поскольку по
техническим характеристикам они почти не различаются.
В настоящее время фирма ALTERA выпускает семь семейств
ПЛИС, а компания Xilinx выпускает семь серий ПЛИС двух типов:
FPGA (Field Programmable Gate Array) и CPLD (Complex Programma-
ble Logic Device). Покажем на примере ПЛИС Xilinx их основные
особенности [10]:
значительный объем ресурсов — до 4 млн системных вентилей
на кристалл;
высокая производительность с системными частотами до
300 МГц;
технологические нормы — до 0,18 мкм на шести слоях металла;
высокая гибкость архитектуры с множеством системных особен-
ностей, таких как внутреннее распределенное и блочное ОЗУ, логика
ускоренного переноса, внутренние буферные элементы с третьим со-
стоянием и т. д.;
низкое энергопотребление;
короткий цикл проектирования и быстрое время компиляции;
развитые и недорогие средства проектирования;
возможность перевода проектов в заказные схемы.
Реализация нейровычислителей на основе ПЛИС требует участия
эксперта на топологической стадии проектирования. Это обусловле-
но тем, что автоматизированный режим разводки пока не позволяет
достигать 60…100 % использования ресурсов кристалла по разводке,
что является принципиальным для сильносвязанных схем, к которым
относятся и нейровычислители. Построение нейровычислителей на
их основе хотя и дает высокую гибкость создаваемых структур, но
пока еще проигрывает по производительности по сравнению с дру-
гими решениями.
