Современные и перспективные высокопроизводительные вычислительные системы с реконфигурируемой архитектурой

Илья Израилевич Левин, Алексей Игоревич Дордопуло, Игорь Анатольевич Каляев, Юрий Иванович Доронченко, Максим Константинович Раскладкин

Аннотация


В статье рассматриваются архитектура и сравнительные технические характеристики реконфигурируемых вычислительных систем (РВС) на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) семейства Xilinx Virtex-7: вычислительных модулей 24V7-750 и «Тайгета», устанавливаемых в вычислительный шкаф, и реконфигурируемого вычислительного блока «Калеано» для настольного использования. Рассматриваются также архитектура и компоновка РВС нового поколения на основе жидкостного охлаждения, приводятся результаты расчетов и макетирования основных технических решений. Рассматриваются технологии решения прикладных задач с помощью комплекса средств разработки прикладного программного обеспечения. РВС нового поколения на основе жидкостного охлаждения позволяют достичь производительности 1 Пфлопс в стандартном вычислительном шкафу высотой 47U при потребляемой мощности 150 кВт, обеспечивая, тем самым, существенное преимущество по таким технико-экономическим параметрам, как реальная и удельная производительность, энергоэффективность, массогабаритные характеристики и другим по сравнению с аналогичными системами.


Ключевые слова


реконфигурируемые вычислительные системы, программируемые логические интегральные схемы, вычислительный модуль, прикладное программное обеспечение.

Полный текст:

PDF

Литература


Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры / Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под общ. ред. И.А. Каляева. — Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009. — 344 с.

Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы с открытой масштабируемой архитектурой // Труды Пятой Международной конференции «Параллельные вычисления и задачи управления» PACO’2010 (Москва, 26 октября – 28 октября 2010 г.). — М.: Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2010. — С. 83–95.

Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы XILINX в САПР WebPACK ISE. — М.: Горячая линия–Телеком. 2003. — 624 с.

Quartus II Handbook Version 10.1 Volume 1: Design and Synthesis. Altera Corporation 2010.

Libero IDE v9.1 User’s Guide. Actel Corporation 2010.

Проектирование для ПЛИС Xilinx с применением языков высокого уровня в среде Vivado HLS. Компоненты и технологии, 2013. — №12.

http://www.mitrionics.com/(дата обращения 07.04.2015)

Kalyaev I.A., Levin I.I., Dordopulo A.I., Slasten L.M. Reconfigurable Computer Systems Based on Virtex-6 and Virtex-7 FPGAs // IFAC Proceedings Volumes (ISSN 14746670), Programmable Devices and Embedded Systems, Vol. 12, part №1, 2013. Р. 210–214.

Igor A. Kalyaev, Ilya I. Levin, Alexey I. Dordopulo, Liuba M. Slasten. FPGA-based Reconfigurable Computer Systems // Science and Information Conference (SAI) (London, UK, 7 Oct – 9 Oct 2013). — Р. 148–155.

V.A. Gudkov, A.A. Gulenok, V.B. Kovalenko, L.M. Slasten. Multi-level Programming of FPGA-based Computer Systems with Reconfigurable Macroobject Architecture // IFAC Proceedings Volumes (ISSN 14746670), Programmable Devices and Embedded Systems. — 2013. — Vol. 12, No. 1. — Р. 204–209.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse150303