Метод разработки мультипараметризируемых проектов программируемой логики

Abstract

Предлагается классификация средств обеспечения гибкости проектов в рамках языка описания аппаратуры VHDL. Приводятся результаты экспериментального исследования зависимости количества ресурсов программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), требуемых для реализации арифметических узлов, от ширины их входных данных. Анализируются особенности реализации на ПЛИС арифметических операций с фиксированной точкой. Демонстрируется, что при наличии аппаратно реализованных умножителей в составе ПЛИС рост количества требуемых ресурсов для реализации целочисленного умножителя при увеличении его разрядности происходит скачкообразно. Даются определения статической параметризации, сквозной параметризации и мультипараметризации FPGA проектов. Обсуждаются пути построения широко параметризируемых проектов на ПЛИС. Рекомендуется применение сквозной параметризации для достижения максимальной эффективности использования ресурсов FPGA. Предлагается последовательность разработки мультипараметризируемых проектов на ПЛИС и последовательность оценки количества требуемых ресурсов ПЛИС для реализации мультипараметризируемого проекта. Приводится практический пример применения описываемого метода разработки мультипараметризируемых проектов на ПЛИС, включающий реализацию операций умножения с накоплением промежуточных сумм.

Пропонується класифікація засобів забезпечення гнучкості проектів в межах мови опису VHDL. Наведено результати аналізу залежності ресурсів ПЛІС, необхідних для реалізації арифметичних вузлів, від їх розрядності. Аналізуються особливості реалізації на ПЛІС арифметичних операцій з фіксованою точкою. Даються аналітичні співвідношення кількості логічних елементів ПЛІС фірми Altera від розрядності цільових суматорів. Наведено результати експериментального дослідження залежності кількості необхідних апаратних ресурсів ПЛІС від довжини вхідних даних арифметичних блоків. Демонструється, що при наявності вбудованих помножувачів у складі ПЛІС збільшення кількості необхідних ресурсів для реалізації помножувача при збільшенні його розрядності призводить до стрибкоподібного збільшення використання ресурсів. Даються визначення параметризації та мультипараметризації FPGA проектів. Обговорюється шлях побудови широко параметризовних проектів на ПЛІС. Рекомендується застосування параметризації для досягнення максимальної ефективності використання ресурсів FPGA. Пропонується послідовність розробки мультипараметризовних проектів на ПЛІС і послідовність кількісного оцінювання необхідних ресурсів ПЛІС для реалізації мультипараметризовного проекту. Наводиться практичний приклад застосування описаного методу розробки мультипараметризовних проектів на ПЛІС, що включає реалізацію операцій множення з накопиченням.