Программный комплекс для прототипирования систем на кристалле большого размера с использованием нескольких чипов ПЛИС

Быстродействие системы из нескольких ПЛИС упирается в пропускную способность линий связи кристаллов ПЛИС. Использование GPIO не оправданно по быстродействию, а также не обладает достаточным количеством выводов ПЛИС для реализации больших систем на кристалле (СнК). Решением проблемы может стать использование сверхскоростных интерфейсов (например Ethernet). Связь  по Ethernet  может быть реализована благодаря применению аппаратных процессоров в Cyclone V, на основе которых можно реализовать сервер обмена. Более сложный, но более эффективный вариант, это применение встроенных трансиверов, передающих данные со скоростью единицы и десятки Гбит/с.
 

Цель проекта:
Создание программного комплекса для генерации прошивок вычислительных систем большого размера для их распределенного прототипирования на нескольких чипах ПЛИС, соединенных между собой.

В ходе проекта необходимо изучить существующие решения по распределению вычислительных систем между ПЛИС, изучить интерфейсы объединения чипов ПЛИС с помощью высокопроизводительных интерфейсов. На основе их анализа разработать систему для распределения вычислителей между чипами и их взаимодействия. Многоядерная вычислительная система будет основана на архитектуре СтнК.

Применение:
Основное применение предлагаемого программного комплекса: прототипирование системы, требующий большего количества ресурсов, чем имеется на одном чипе ПЛИС. Подобные комплексы используются разработчиками процессоров в зарубежных и в отечественных компаниях для предварительного аппаратного прототипирования процессора. Такое тестирование позволяет выявить аппаратные проблемы, которые нет возможности выявить  используя программное моделирование. Также симуляция программы, реализованнаям с помощью ПЛИС, происходит   на порядок быстрее, чем при симуляции в процессоре на компьютере.
 

Стадия разработки:
На данный момент реализовано:

1. Коммутатор сигналов позволяющий передать N-битные слова с одной ПЛИС на другую;
2. Создан UDP-передатчик, передающий данные с коммутаторов по Ethernet;
3. Проверена работоспособность процессора MIPS и сетей на кристалле, распределенных на двух ПЛИС.

Заказчик, в чьих интересах создание данного проекта:
Данный проект разрабатывается для Московского института электроники и математики(МИЭМ). Проект реализуется в интересах Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования (УЛ САПР).

Команда проекта:

Ромашихин Михаил Юрьевич - программист HDL.