Описание научного проекта группы

Постоянный рост сложности вычислительных задач, а также увеличение объема необходимых для вычислений данных становятся важными факторами, влияющими на индустрию разработки вычислительных систем. В последние годы разработка процессоров и систем на кристалле (System-on-Chip, SoC, СнК), а также мультипроцессорных систем на кристалле (Multi Processor System-on-Chip, MPSoC) вышла на новый качественный уровень, представляющий собой объединение на одном чипе большого количества процессоров (от 100 и более) и соединение их в единую вычислительную сеть на кристалле (Network-on-Chip, NoC, СтнК). Современные сети на кристалле представляют собой гетерогенную систему, в составе которой есть процессорные ядра как с высокой, так и с низкой вычислительной производительностью.

На этапе моделирования при проектировании СтнК можно выделить два типа моделирования, которые позволяют в полной мере провести исследование сети: высокоуровневое и низкоуровневое моделирование. В большинстве случаев с помощью высокоуровневых моделей исследуется процесс передачи данных в СтнК в общем виде и невозможно учесть все особенности ее аппаратной реализации. При высокоуровневом моделировании изменения в описание модели СтнК как правило не вносят, так как модель является аппаратно-независимой. При низкоуровневом моделировании, когда вся система представлена в виде схемы уровня регистровых передач, исследование системы может происходить при различных архитектурных изменениях.

Из-за новизны направления, большинство исследований в области моделирования СтнК разноплановые и не связанные между собой. Вместо единой системы низкоуровневого моделирования существует большой набор несвязанных между собой моделей, которые позволяют исследовать отдельные компоненты СтнК. Некоторые инструменты моделирования разработаны для одной области применения (например, только для описания потоков данных или логики управления). Такие модели сложно использовать для комплексного исследования СтнК в виду отсутствия стандартизации типов входных и выходных данных. Это также является существенным недостатком, поскольку разработчикам необходимо использовать несколько инструментов моделирования, проводить существенную модификацию кода модели, а также вручную адаптировать получаемые от них данные под свои задачи.

Целью данного исследования является разработка структуры низкоуровневой модели СтнК и инструментов для проведения ее разностороннего моделирования. Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Провести обзор существующих решений в области низкоуровневых моделей СтнК и инструментов моделирования;
2. Разработать структуру модели СтнК;
3. Разработать структуру данных, для стандартизации входных и выходных данных, передаваемых между компонентами СтнК;
4. Разработать инструменты для проведения независимого моделирования компонентов СтнК;
5. Разработать инструменты для проведения комплексного моделирования компонентов в составе СтнК;
6. Разработать инструменты для проведения косимуляции разработанной модели СтнК на отладочных платах ПЛИС;
7. Провести тестирование и апробацию предложенных решений.