8.4. Программируемый пользователем массив узлов

ПЛИС, классифицируемые как программируемые пользователем массивы узлов ( или FNPA – field-programmable node array), построены по крупномодульной архитектуре. Основополагающая концепция этих устройств состоит в том, что они сформированы из массива ”узлов”, каждый из которых является сложным элементом обработки данных (рис.8.11).

На рис.8.11 показано довольно упрощённое представление FPNA-устройства не только потому, что на нём не приведены элементы ввода/вывода и показано небольшое количество узлов обработки, хотя такое устройство может содержать сотни и тысячи подобных устройств. В зависимости от поставщика FPNA каждый узел может представлять собой арифметико-логическое устройство (АЛУ), микропроцессор или элемент алгоритмической обработки.

Рис.8.11. Общее представление устройства FPNA

Разработками в этом направлении занимается большое количество компаний. Далее будет рассмотрена продукция только двух копаний – PicoChip и QuickSilver, чьи концепции диаметрально противоположны.

Устройства picoArray компании picoChip формируются из массива процессоров и, в основном, предназначены для больших, не критичных к величине энергопотребления, стационарным системам, к которым относятся, например, базовые станции для беспроводных сетей. Кроме того, эти устройства при необходимости в любой момент могут быть реконфигурированы ( ежечасно или подобно тому).

В отличии от них ”адаптивные вычислительные машины” компании QuickSilver сформированы из кластеров узлов алгоритмических элементов. Применяются эти устройства в основном в небольших, неэнергоёмких портативных ихделиях, например, в фотоаппаратах и сотовых телефонах.Кроме того, эти устройства могут быть реконфигурированы сотни тысяч раз в секунду.

Устройства FPNA, главным образом, предназначены для реализации сложных алгоритмов, требующих значительных вычислительных ресурсов.

С одной стороны, существуют технологии, использующие алгоритмы пословной обработки, к числу которых, например, относится метод множественного доступа с разделением по времени ( или TDMA – time division multiple access), применяемый в системах беспроводной связи. С другой стороны, существуют технологии, использующие алгоритмы побитовой обработки, такие как метод широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов ( или W-CDMA – Wideband Code Division Multiple Access) и его подвиды CDMA2000, IS-95A и другие. Существуют также технологии, использующие алгоритмы, представляющие смесь пословной и побитовой обработки данных, например, различные виды MPEG, сжатие речи, музыки и так далее.

То есть сложные алгоритмы могут быть существенно гетерогенными (разнородными) по своей природе. Исходя из этого, очевидно, что для реализации гетерогенных технологий необходимо использовать и гетерогенные структуры.