Публикации



Проблема анализа полумодулярности и энергонадежности отказоустойчивых самосинхронных схем.

Каменских А.Н., Степченков Ю.А, Тюрин С.Ф. Проблема анализа полумодулярности и энергонадежности отказоустойчивых самосинхронных схем. // М.: Знак,  Электротехника, № 11, 2015. С. 27-31.(индексируется в Scopus).

Kamensky A.N., Stepchenkov Yu.A, Tyurin S.F. Problems of the analysis of semi modularity and power-reliability of fault-tolerant self-timed circuits /M: Electro engineering, 2015, No. 11. p. 27-31 (is indexed in Scopus).

Самосинхронные устройства, не зависящие от задержек элементов часто позиционируют как высоконадежные, однако вопросы создания отказоустойчивых самосинхронных цифровых схем до сих пор изучались слабо. Начав работать в этом направление, авторы адаптировали существующие методы проектирования отказоустойчивых комбинационных схем под самосинхронную реализацию, а также предложили ряд технических решений и методик, позволяющих существенно увеличить надежность узловых элементов – индикаторов окончания переходных процессов. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что традиционные методы повышения надежности для самосинхронных устройств не позволяют достичь тех параметров, на которые рассчитывают разработчики цифровых устройств. Поэтому одной из ключевых задач на пути к созданию отказоустойчивых самосинхронных схем является разработка оригинальных методов повышения надежности и отказоустойчивого проектирования. При решении этой задачи возникает проблема анализа разрабатываемых отказоустойчивых решений на самосинхронность. В рамках решаемой задачи был сделан переход к вопросам резервирования регистровых структур. В статье анализируется взаимосвязь между масштабированием энергопотребления и надежности. Предлагается показатель энергонадёжности, позволяющий сравнивать цифровые схемы по трем ключевым на взгляд авторов показателям – энергопотребление, надежность, производительность.

Базис реализации супер-ЭВМ эксафлопсного класса

Соколов И.А., Степченков Ю.А., Бобков С.Г., Захаров В.Н., .Дьяченко Ю.Г., Рождественский Ю.В., Сурков А.В.  Базис реализации супер-ЭВМ эксафлопсного класса // Информатика и ее применения – М.: ТОРУС ПРЕСС, т. 8,  вып. 1, 2014 – С. 45-70.

Статья посвящена выбору схемотехнического базиса реализации микропроцессоров и коммуникационных сред супер-эвм эксафлопсного класса. Проведен сравнительный анализ характеристик цифровых устройств различной сложности, реализованных в синхронном (С) и самосинхронном (СС, self-timed) базисе. Подтверждены основные преимущества СС-схем по сравнению с синхронными аналогами: отсутствие гонок, максимально возможный диапазон работоспособности, высокое быстродействие, относительно низкая мощность потребления. В результате перехода от синхронной к квазисамосинхронной и самосинхронной реализации зона работоспособности устройства расширяется независимо от его сложности. В наибольшей степени эти преимущества проявляются при использовании СС-схем для проектирования надежной цифровой аппаратуры. Рассмотрены различные методологии проектирования СС-схем. Проведен сравнительный анализ реализации СС-схем в обобщенном базисе схем, нечувствительных к задержкам, развиваемом авторами, и в базисе NCL (NULL Convention Logic) схем. Показано, что предлагаемый базис обеспечивает получение схем с лучшими параметрами по быстродействию, аппаратурным затратам и энергопотреблению при проектировании типовых цифровых устройств, составляющих основу для построения современных вычислительных систем и комплексов.

Библиотека элементов для проектирования самосинхронных полузаказных БМК микросхем серий 5503/5507

Степченков Ю.А., Денисов А.Н., Дьяченко Ю.Г., Гринфельд Ф.И., Филимоненко О.П.,  Степченков Д. Ю. Библиотека элементов для проектирования самосинхронных полузаказных БМК микросхем серий 5503/5507  // M­­.: ИПИ РАН, 2014. – 296 с

 Книга содержит описание библиотеки элементов, предназначенной для проектирования самосинхронных интегральных микросхем на основе базовых матричных кристаллов серий 5503/5507 средствами САПР «Ковчег». Самосинхронные схемы характеризуются рядом параметров, выгодно отличающих их от синхронных схем, в том числе устойчивостью функционирования к разбросу и отклонениям параметров элементной базы из-за старения элементов, изменения температуры и напряжения источника питания. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, студентов старших курсов и аспирантов, изучающих современные методы проектирования специализированных БИС.

Самосинхронный умножитель с накоплением: практическая реализация

Степченков Ю.А., Дьяченко Ю.Г., Рождественский Ю.В., Морозов Н.В., Степченков Д.Ю., Рождественскене А.В., Сурков А.В. Самосинхронный умножитель с накоплением: практическая реализация //  Системы и средства информатики – М.: Т. 24,  № 3, 2014. – С. 63-77.

Статья посвящена результатам разработки вариантов независимого от задержек устройства умножения-сложения (SIFMA — Speed-Independed Fused Multiply-Add), соответствующего стандарту IEEE 754 и выполняющего либо одну операцию умножения с накоплением двойной точности, либо одну или две операции одинарной точности над тремя операндами. Устройство разработано по стандартной технологии КМОП (комплементарная структура металл–оксид–полупроводник) с проектными нормами 65 нм. Оно работает с синхронным или асинхронным окружением и обеспечивает среднюю производительность на уровне 1 Гфлопса при напряжении питания 1 В и температуре 25?C. Энергопотребление при этом не превышает 970 мдж/ггц.

Умножитель с накоплением: методологические аспекты

Соколов И.А., Степченков Ю.А., Бобков С.Г., Рождественский Ю.В.,  Дьяченко Ю.Г.  Умножитель с накоплением: методологические аспекты // Системы и средства информатики – М.: т. 24,  № 3, 2014 – С. 44-62.

Представлены подходы к проектированию самосинхронной (СС) аппаратуры и рассмотрены условия внутрисистемной интеграции синхронных и СС-устройств в рамках супер-ЭВМ на примере разработки СС-устройства ум-ножения-сложения, соответствующего стандарту IEEE 754 и выполняющего либо одну операцию двойной точности, либо одновременно две операции одинарной точности над тремя операндами. Устройство реализовано по КМОП-технологии с проектными нормами 65 нм с использованием в умножителе самосинхронного троичного кодирования. В зависимости от исполнения оно работает с асинхронным или синхронным окружением и обеспечивает производительность на уровне не менее 1 гигафлопс при времени задержки формирования результата относительно поступления входных операндов не более 6 нс.

Проектирование самосинхронных схем: Структурные методы в иерархическом анализе

Плеханов  Л.П. Проектирование самосинхронных схем: структурные методы в иерархическом анализе //  Информатика и ее применения. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2014 ‑ т. 8,  вып. 2. – С. 62-70.

Самосинхронные схемы (СС-схемы) имеют уникальные свойства независимости от задержек И отказобезопасности. Рассмотрена одна из главных проблем проектирования таких схем—анализ самосинхронности больших схем. В традиционном подходе схемы анализируются событийными методами, по переключениям элементов. Сложность вычислений в таком подходе экспоненциально растет от раз- Мера и/или других параметров схем, что не позволяет анализировать большинство практически значимых схем. Решение проблемы предлагается в функциональном подходе—без использования переключений—и иерархическом описании схем. В иерархическом анализе самосинхронности наряду с анализом логиче- Ских функций предлагается использовать структурные методы — исследование взаимосвязей элементов и фрагментов. Такой способ позволяет резко уменьшить трудоемкость вычислений и в итоге решить Одну из главных проблем проектирования СС-схем — анализ схем любого размера. Эффективность предложенных методов подтверждена с помощью экспериментальных программных средств.

Основы самосинхронных электронных схем. Монография.

Плеханов Л.П. Основы самосинхронных электронных схем / Л.П. Плеханов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 208 с

В монографии подробно представлены начальные понятия, принципы работы, свойства, поведение и построение самосинхронных схем. Приведены примеры комбинационных и последовательностных схем, а также результаты экспериментальной проверки их уникальных свойств.

Библиотека элементов для проектирования самосинхронных полузаказных БМК микросхем серий 5503/5507 и 5508/5509 Монография.

Степченков Ю.А., Денисов А.Н., Дьяченко Ю.Г., Гринфельд Ф.И., Филимоненко О.П., Морозов Н.В., Степченков  Д.Ю. Библиотека элементов для проектирования самосинхронных полузаказных БМК микросхем серий 5503/5507 и 5508/5509 // M­­.: ИПИ РАН, 2013. – 391 с.

Книга содержит описание библиотеки элементов, предназначенной для проектирования самосинхронных интегральных микросхем на основе базовых матричных кристаллов серий 5503/5507 и 5508/5509 средствами САПР «Ковчег». Самосинхронные схемы характеризуются рядом параметров, выгодно отличающих их от синхронных схем, в том числе устойчивостью функционирования к разбросу и отклонениям параметров элементной базы из-за старения элементов, изменения температуры и напряжения источника питания. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, студентов старших курсов и аспирантов, изучающих современные методы проектирования специализированных БИС.

Квазисамосинхронная реализация устройства деления и извлечения квадратного корня

Степченков Ю.А., Дьяченко Ю.Г., Рождественский Ю.В., Морозов Н.В., Степченков Д.Ю.  Квазисамосинхронная реализация устройства деления и извлечения квадратного корня // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 18, 2008. – С. 234-260.

 Представлены подходы к проектированию самосинхронной аппаратуры различных классов; рассмотрены условия интеграции синхронных и самосинхронных устройств на примере разработки квазисамосинхронного вычислительного устройства, выполняющего функции деления и извлечения квадратного корня над числами одинарной и двойной точности в соответствии со стандартом IEEE 754.

Библиотека самосинхронных элементов для проектирования полузаказных микросхем серий 5503 и 5507. Монография.

Степченков Ю.А., Денисов А.Н., Дьяченко Ю.Г., Гринфельд Ф.И., Филимоненко О.П.  Библиотека самосинхронных элементов для проектирования полузаказных микросхем серий 5503 и 5507 // M­­.: ИПИ РАН, 2008. – 238 с..

Книга содержит описание самосинхронной библиотеки элементов, предназначенной для проектирования средствами САПР «Ковчег» интегральных самосинхронных микросхем на основе базовых матричных кристаллов серий 5503 и 5507. Самосинхронные схемы характеризуются рядом параметров, выгодно отличающих их от синхронных схем, в том числе устойчивостью функционирования к разбросу и отклонениям параметров элементной базы из-за старения элементов, изменения температуры и напряжения источника питания. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, студентов старших курсов и аспирантов, изучающих современные методы проектирования специализированных БИС.