НОУ ИНТУИТ | Инструктивный синтез нанометровых вычислительных структур. От элементной базы к алгоритмически ориентированным субпроцессорам.. Лекция 7: Инструментальные платформы МКМД-бит-потоковых вычислительных технологий

Учитесь и получайте официальные документы БЕСПЛАТНО. Вы можете поддержать наш проект.

Регистрация Вход

Твой путь к знаниям!

Опубликован: 01.10.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 255 / 20 | Длительность: 24:58:00

ISBN: 978-5-9963-0223-9

Темы: САПР, Аппаратное обеспечение, Нанотехнологии

Специальности: Разработчик аппаратуры

|

Вам нравится? Нравится 5 студентам

| Поделиться |

Поддержать курс

| Скачать электронную книгу

Инструментальное средство MatrixDesigner реализовано в среде Microsoft Visual Studio 2005 и написано на языке C#.

На выбор типа преобразований, обеспечивающих в квазиреальном масштабе времени парирование действующей в бит-матрице карты отказов, решающее влияние оказывают два фактора:

МКМД-бит-потоковая технология, как и любая синхронная конвейерная или систолическая технология, критична к нарушениям даже на 1 такт требуемых фазовых соотношений между потоками данных, поступающими на входы каждого бит-процессора из сверх- или гипербольшого коллектива;
централизованная система резервирования обеспечивает максимальное использование структурно-функциональных возможностей всей системы, если средства коммутации и средства управления коммутацией обеспечивают дифференцированное, полнодоступное "перемещение" по всей рабочей области матрицы любого бит-процессора из существенно меньшего по площади "горячего" аппаратного резерва. При наличии отказов формализованный синтез критичной к фазовым сдвигам топологической схемы поток-оператора пользователя усугубляется еще и тем, что в этом случае приходится искать практически индивидуальное решение на каждую систему ограничений из гиперкомбинаторного пространства, генерируемого допустимыми в бит-матрице картами частичных или полных отказов бит-процессоров.

В технике подобного рода задачи обычно решаются адаптивными методами, по максимуму сохраняющими критичные характеристики исходной "сложной" системы, затрагиваемые используемыми в процессе адаптации преобразованиями.

Описанным условиям и динамическим требованиям в достаточной мере удовлетворяют локальные и глобальные аффинные преобразования "рабочего тела" тестовых или пользовательских микропрограмм. В этом случае:

исходным объектом преобразований служит топологическая схема микропрограммы, полученная дорогостоящим эмпирическим путем;
полностью сохраняются фазовые соотношения между пространственно-временными потоками данных внутри преобразуемых микропрограммных модулей;
для восстановления информационных связей и фазовых соотношений по потокам данных между перемещаемыми и неподвижными микропрограммными модулями используются бит-процессоры, способные выполнить требуемые коммутационные функции. Аффинные преобразования в геометрии сохраняют линейные соотношения между объектами преобразований, а при их использовании в системе парирования отказов и при проектировании МКМД-бит-процессорных матриц, кроме преобразования координат, размещения бит-операций на матрице, в ряде случаев требуют еще и преобразования содержимого адресной части перемещаемых по бит-матрице микропрограммных модулей.

Рассмотрим преобразования координат размещения бит-команд в поток-операторе пользователя (бит-процессорном устройстве). Здесь и - координаты бит-процессора. В общем случае его координаты после проведения аффинных преобразований изменятся на $\tilde{i}$ и $\tilde{j}$ , $i = \overline{1,i_m}$ , $j = \overline{1,j_m}$ . Алгоритмы вычисления нового положения каждого бит-процессора:

Поворот на +90^o: $\tilde{i} = j,\,\tilde{j}=i_{m} -(i-1)$ .
Поворот на -90^o: $\tilde{i} = j_{m} - (j -1),\, j = i$ .
Вращение вдоль оси Х: $\tilde{i} = i_{m} - (i - 1),\, \tilde{j} = j$ .
Вращение вдоль оси Y: $\tilde{i} = i_{m},\, \tilde{j} = j_m -(j-1)$ .
Вращение вдоль главной диагонали: $\tilde{i} = j,\, \tilde{j} = i$
Вращение вдоль побочной диагонали: $\tilde{i} = j_{m} - (j - 1),\, \tilde{j} = i_m - (i - 1)$ .

В каждом из рассмотренных выше случаев аффинных преобразований есть необходимость изменения содержимого регистра каждого бит-процессора. Преобразование кодов бит-команд производится следующим образом ( - регистр бит-процессора, $\tilde{R}$ - значение регистра бит-процессора после преобразования):

Поворот на +90^o:
$\tilde{R} = \tilde{R}_1 \lor \tilde{R}_{2}, \tilde{R}_1 = (R_1 + B_2) \land B_1, \tilde{R}_1 = (R_2 + B_3) \land \overline{B}_1, \\ R_1 = R \land B_1, R_2 = R \land \overline{B}_1$

где $B_{1} = 1111.0011.0011.0011;\\ B_{2} = 0000.0001.0001.0001; \\ B_{3}(T) = B_{2} (T+2) = 0000.0100.0100.0100$ .
2. Поворот на -90^o: то же, что и на +90^o, только $B _{2} = 0000.0011.0011.0011; \\ B _{3} = 0000.1100.1100.1100$ .
Вращение вдоль оси Х: $\tilde{B}_4 = R\land B_4,\tilde{R} = R(T)\oplus\tilde{B}_4(T+1)$ , где $B_{4}(T) = B_2(T) \lor B_2(T+2) = 0000.0101.0101.0101$ .
Вращение вдоль оси Y: $\tilde{В}_{5} = \overline{R} \land В_{4}, \tilde{R} = R(T) \oplus \tilde{В}_{5}(Т+1)$ .
Вращение вдоль главной диагонали: $\tilde{R} = R\oplus B_{4}$ .
Вращение вдоль побочной диагонали: $\tilde{R} = R\oplus B_{5}$ , где $В_{5} = 0000.1111.1111.1111$ .

Входы и выходы устройства в нотации MatrixDesigner изображаются в виде треугольников. Порт устройства является объектом, свойство которого пользователь может увидеть в таблице свойств выбранного объекта. Чтобы обеспечить эту возможность, необходим алгоритм определения принадлежности точки треугольнику. На вход такого алгоритма подаются координаты вершин треугольника в прямоугольной системе координат и координаты точки, а выходом алгоритма является логическое значение true, если точка принадлежит треугольнику, и false, если точка лежит за пределами треугольника. Эту проверку осуществляет метод Triangle::IsPointInTriangle. Алгоритм следующий:

Если тестируемая точка совпадает с одной из вершин треугольника, вернуть true, иначе перейти к пункту 2.
Найти уравнение прямой для произвольной стороны треугольника (вершины P 1 и P 2) L 1.
Найти уравнение прямой для отрезка между вершиной треугольника, которая не принадлежит L 1 ( P 3), и точкой, где щелкнула мышь ( P 4)( L 2).
Найти точку пересечения L 1 и L 2 ( P 5). Если прямые параллельны, вернуть false, иначе перейти к пункту 5.
Найти расстояния между P 1 и P 2, между P 1 и P 5 и между P 2 и P 5 и, используя неравенство треугольника, проверить, что точка P 5 лежит на отрезке от P 1 до P 2. Если проверка успешна, перейти к пункту 6, иначе вернуть false.
Найти расстояния между P 3 и P 5, между P 3 и P 4 и между P 5 и P 4. Аналогично, используя неравенство треугольника, проверить, что проверяемая точка лежит на отрезке от P 3 до P 5. Если это условие выполняется, то точка лежит внутри треугольника (вернуть true ), иначе вернуть false.

Одной из наиболее сложных задач в плане программной реализации является создание пользовательского интерфейса, особенно той его части, которая отвечает за визуальное отображение данных проекта (бит-матрица и находящиеся на ней операционные устройства) и работу с ним. Чтобы отделить реализацию этого элемента пользовательского интерфейса от создания других частей программы, модуль рисования и работы над бит-матрицей оформлен в виде пользовательского элемента управления ( UserControl ) и реализован в классе MatrixDirectDrawView. Именно в нем реализованы методы копирования и вставки объектов, методы рисования данных проекта на экране, а также методы взаимодействия программы с пользователем посредством клавиатуры и мыши. Особого внимания заслуживает алгоритм перерисовки проекта. Входными данными здесь являются процессорная матрица, ее размер, находящиеся на ней операционные устройства, текущий масштаб, положение полос прокрутки. Алгоритм рисования проекта в любой момент времени:

1 Рассчитать, какие бит-процессоры из бит-матрицы будут видны на экране.
Заполнить матрицу цветом фона.
Найти смещение сетки бит-процессоров от левого верхнего угла элемента управления.
С помощью данных, полученных на шаге 1, найти список операционных устройств, которые видны на экране.
Для каждого устройства из списка выполнить процедуру рисования. Она заключается в изображении прямоугольника (цвет которого определяется устройством), и рисовании портов (входов и выходов).
Нарисовать сетку бит-процессоров.
Если есть устройства, выбранные пользователем, то нарисовать рамку выделения вокруг них.
Нарисовать курсор вставки.

Важным является алгоритм определения номера устройства, на которое щелкнула мышь. Чтобы реализовать эту задачу наиболее просто

и быстро, применен следующий подход. Создается таблица размещения устройств ( Location Table ), которая представляет собой двумерный массив целых чисел, размер которого равен размеру бит-матрицы в бит-процессорах. Значение каждого элемента массива с координатами [i, j] равно номеру процессорного устройства в списке процессорных устройств матрицы, которое "перекрывает" позицию [i, j]. Если несколько устройств перекрывают позицию [i, j] (то есть устройства накладываются друг на друга), то значение элемента таблицы размещения устройств равно большему номеру устройства. Если ни одно устройство не находится в указанной позиции, то Location Table[i, j] равно минус один. Таким образом, когда пользователь щелкает мышью, программа определяет позицию бит-процессора, на который указал пользователь, и по значению элемента из таблицы размещения устройств находит номер выбранного устройства (или определяет факт того, что щелчок пришелся по "незанятой" части бит-матрицы).

Дальше >>

Авторизоваться

Инструктивный синтез нанометровых вычислительных структур. От элементной базы к алгоритмически ориентированным субпроцессорам.

Инструментальные платформы МКМД-бит-потоковых вычислительных технологий

Вопросы и ответы