?

Log in

No account? Create an account
Конвейерный сумматор + self-timed схемы из Digital Arithmetic by Milos D. Ercegovac and Tomás Lang - Юрий Панчул [entries|archive|friends|userinfo]
Money can buy bandwidth. Latency requires bribing God.

[ website | My Website ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Конвейерный сумматор + self-timed схемы из Digital Arithmetic by Milos D. Ercegovac and Tomás Lang [Nov. 22nd, 2015|11:05 pm]
Yuri Panchul
Перед началом семинара по MIPSfpga в МИФИ один из инструкторов стал спрашивать меня на тему race conditions в некоей схеме для специализированных вычислений, которая возникла у них как студенческий проект. Я не уверен, что его правильно понял, но высказал, что в правильно организованном синхронном дизайне таких проблем не возникает и пообещал прислать в качестве примера фотографию страницы из книжки "Цифровая арифметика", на которой разбирается организация конвейерного сумматора, который содержит малое количество комбинаторной логики (такое же как в сумматоре с последовательным переносом), но при этом размещает регистры (D-триггеры) таким образом, что сумматор может запускать новую операцию сложения каждый такт, с частотой тактового сигнала, определяемой задержкой однобитного полного комбинационного сумматора.

Заодно сфотографировал пару страниц про self-times асинхронные схемы (они не имеют отношения к конвейерному сумматору, просто оказались на соседних страницах и заодно являются альтернативным ответом на исходный вопрос):

Digital Arithmetic 1st Edition by Milos D. Ercegovac and Tomás Lang

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_coverdigital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_91


digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_cover

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_91

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_92

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_93

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_94

digital_arithmetic_by_milos_ercegovac_and_tomas_lang_95


Стоит ли ввести дизайн арифметических блоков как постоянную тему моего блога?

Да, вместо феминистических журналисток
6(17.1%)
Да, вместо Украины
6(17.1%)
Да, но с условием изучения асинхронных дизайнов
14(40.0%)
Лучше расширить в блоге тему калифорнийских хвойных лесов
7(20.0%)
Из-за бугра плюете?
2(5.7%)
LinkReply

Comments:
[User Picture]From: Valeriy Shunkov
2015-11-23 09:05 am (UTC)
Юрий, а расскажите, что вы думаете (если думаете что-нибудь) про асинхронные схемы, в том числе про self-timed. А то у нас в России в последнее время активизировалась группа товарищей, продвигающая одну из их разновидностей как панацею ото всех бед, включая радиацию.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: oppad1
2015-11-23 12:52 pm (UTC)
от радиации смысл какой: накопленная доза увеличивает задержки в КМОПе - то есть синхронному дизайну с небольшим слаком (запасом по быстродействию) приходит конец. а асинхронная схема продолжает работать, но медленнее.

то же самое и при температуре (ну типа асинхронные схемы могут работать и выше 125С и т.д.) - та же пестня с другими словами

на самом деле все фигня - если у нас есть процессор от которого требуется допустим 10МИПС, то не зависит от того встал он с глюками или продожает давать 5МИПС - разницы нет (upd: ну то есть мы сразу запускаем синхронный на вдвое меньшей частоте и получаем тот же результат)
в результате мы видим, что бум асинхронных процессоров, который вяло продолжается с 60-х годов до сих пор еще ничем не разродился

тут еще одна мега-фрик-тема - это форт-процессоры :)))


Edited at 2015-11-23 12:54 pm (UTC)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: Valeriy Shunkov
2015-11-23 03:35 pm (UTC)
"накопленная доза увеличивает задержки в КМОПе"
а) это не обязательно так
б) полная доза - это один из многих радиационных эффектов

"бум асинхронных процессоров, который вяло продолжается с 60-х годов"
бум и попытки отдельных фриков выдать свои потуги за бум - это не одно и то же)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: oppad1
2015-11-23 04:06 pm (UTC)
а) это не обязательно так
JPL утверждает, что для ПЛИС это так - лучшего источника я не знаю
(ну и это вобщем-то понятно из устройства полевого транзистора)
б) против ТЗЧ защита будет аналогична синхронной схеме - то есть троирование и защита от защелкивания

может есть какие-то хитрые топологии, где это не так - не знаю, вот чего-чего, а библиотек не делал

список литературы по асинхронным (upd самосинхронным) автоматам имхо больше, чем по синхронным(RTL)


Edited at 2015-11-23 04:09 pm (UTC)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: Valeriy Shunkov
2015-11-23 06:49 pm (UTC)
Хм, а где конкретно из устройства полевого транзистора понятно, что задержка будет расти? У nMOS пороговое напряжение под дозой например уменьшается. Более того, есть хорошие экспериментальные данные, что у суб-100 нм схем рабочая частота даже под большими дозами уплывает на величины меньшие, чем, например, разброс от чипа к чипу.

И мы по итогаи получаем штуку с сомнительными преимуществами, зато, как верно заметил Юрий, совершенно несовместимую к существующим софтом для разработки.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: oppad1
2015-11-23 09:56 pm (UTC)
а у pMOS куда смещается порог? все современные технологии (библиотеки ячеек) КМОП.

есть метода конвертации регистра (R в RTL) в асинхронную пару защелок - то есть это не тру элементы Миллера, а некоторые гонки путей, но свойствами самосинхронности обладает. скрипт для конвертации я писал - то есть струмент можно сделать.

но проблема в самосинхронных схемах, что некоторые пути должны быть быстрее других, то есть плейсмент ручной - во всех методах по-моему

--------

если что - я не эксперт по самосинхронным - полистал книжки, сделал парочку демо-проектов для актеля (самый сложный - счетчик без тактовой), была одна идея - пропатчить плату с ошибками (для запуска тактового генератора нужно было туда вначале код прописать - это все космическое, то есть функционально убогое), но сумели более традиционно решить


(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2015-11-23 05:52 pm (UTC)
Я недостаточно их понимаю. Насколько я понимаю, это несовместимо с накопленными за последние 30 лет тулами и при этом выигрыш не очень. Но в конкретно российском случае это может быть интересная ниша для эксплуатации российскими исследователями - на них меньше давит коммерческий рынок, поэтому они могут поэкспериментировать и если что-то получиться, выкатить это на удивление всему миру. Лет 15 назал я купил вот такую книжку, было интересно на концептуальном уровне, но потом не интересовался:

(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: evagen
2015-11-23 09:45 am (UTC)
Спасибо за ссылку. Бум посмотреть.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: 18cc
2015-11-23 10:48 am (UTC)
>Стоит ли ввести дизайн арифметических блоков как постоянную тему моего блога?

Однозначно.
(Reply) (Thread)
From: raygo
2015-11-23 02:12 pm (UTC)
приятно видеть иностранную литературу -никаких блядь интегралов-все понятно.

Что такое Цифровая арифметика-это то как из логических гейтов построить калькулятор?
(Reply) (Thread)