ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ (МЭС)

Работа посвящена анализу перспектив использования языка визуальных языков моделирования для синтеза системного проекта ПЛИС. Проанализированы общие подходы использования визуальных языков и выявлены основные направления их применения при проектировании (синтезе) проекта ПЛИС. Показано, что применение визуальных языков позволяет ускорить и упростить процесс проектирования посредством повторного использования уже имеющихся шаблонов архитектуры.

В статье рассмотрены ограничивающие производительность недостатки микроархитектур популярных 32-разрядных софт-процессоров для встраиваемых систем на основе ПЛИС. Предложена микроархитектура софт-процессора на базе архитектуры RISC-V, лишенная рассмотренных недостатков. Проведена верификация и оценка аппаратных характеристик разработанного софт-процессора. Разработанный софт-процессор имеет на 17% большую производительность по сравнению с рассмотренными решениями.

Растущая сложность современных систем обработки видеоинформации и ограниченные сроки их проектирования требуют применения новых инструментов разработки, используемых в современных системах автоматизированного проектирования и основанные на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС). В настоящее время в дополнение к традиционным языкам описания аппаратного обеспечения (hardware description languages - HDL) всё большую популярность набирают инструменты высокоуровневого синтеза (High Level Synthesis - HLS) микроархитектур, преимущество которых состоит в повышении уровня абстракции при разработке различных систем обработки сигналов, в частности изображений в области транспорта. Несмотря на простоту проектирования и тестирования в сравнении HDL, при использовании HLS необходимо учитывать недостатки, проявляющиеся при генерации описания аппаратного обеспечения, свойственные данному подходу. В статье на примере проектирования известного фильтра Кэнни, позволяющего выделить границы транспортных объектов на изображениях при решении задач обнаружения и распознавания, представлено сравнительное исследование двух методик синтеза цифровых устройств обработки изображений: HLS и HDL. Приведены результаты сравнения двух реализаций HDL и HLS, полученные на основании оценки вычислительных ресурсов и времени выполнения операций. Поскольку фильтр Кэнни, как и многие другие фильтры выделения контуров, является сверточным, данная работа позволяет оценить сильные и слабые стороны любого оператора в области обработки изображений. Исследование показало, что с учетом затрачиваемых ресурсов и времени отклика реализация HLS продемонстрировала более высокие показатели с точки зрения задействования ресурсов и времени отклика в сравнении с подходом HDL.