Публикации



Самосинхронные схемы – ключ к построению эффективной и надежной аппаратуры долговременного действия

Степченков Ю.А., Дьяченко Ю.Г., Петрухин В.С., Плеханов Л.П. Самосинхронные схемы – ключ к построению эффективной и надежной аппаратуры долговременного действия // Журнал «Наукоемкие технологии», № 5-6, т. 8, 2007. – С. 73-88.

Самосинхронные (СС) схемы завоевывают все большую популярность в среде разработчиков цифровой аппаратуры. В последнее время эти схемы в том или ином виде (строго самосинхронные или квазисамосинхронные) все чаще используются в коммерческих изделиях. Основные их преимущества заключаются в отсутствии гонок, максимально возможном диапазоне работоспособности, высоком быстродействии и относительно низкой мощности потребления. Одним из наиболее важных потенциальных преимуществ СС-схем является их естественная приспособленность к проектированию надежной цифровой аппаратуры. В настоящей статье приводятся результаты разработки, сравнительных испытаний тестовых образцов и моделирования вариантов реализации отказоустойчивых устройств на базе синхронного и самосинхронного подходов. Результаты испытаний показывают, что принадлежность аппаратуры к классу СС-схем позволяет получить наиболее эффективные решения для отказоустойчивых устройств.

Суперкомпьютинг и классические компьютеры

Филин А.В. Суперкомпьютинг и классические компьютеры //  Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 17, 2007. – С. 468-491.

В работе продолжен анализ состояния отрасли сверхбыстрых вычислений, начатых в [1]. Показано, что ведущие изготовители СБИС-микропроцессоров общего назначения (корпорации Intel, AMD, IBM и д р.) Приступили к реализации многоядерной концепции их построения. Этим событием они обозначили, что дальнейшее повышение производительности однопроцессорных компьютеров исчерпало себя экономически И пришло время компьютеров на основе многоядерных процессоров. В качестве одной из основных областей применения многоядерных процессоров рассматривается сектор суперкомпьютеров и суперкомпьютинга. Никаких других альтернативных предложений тому, что реализуют ведущие микропроцессорные корпорации, не обнаружено.

Самосинхронные последовательностные схемы: опыт разработки и рекомендации по проектированию

Степченков Ю.А.,  Дьяченко Ю.Г.,  Петрухин В.С. Самосинхронные последовательностные схемы: опыт разработки и рекомендации по проектированию //  Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 17, 2007. – С. 503-529.

Самосинхронные (СС) схемы из области теоретических исследований активно переходят в область практических разработок, находя применение в широкой номенклатуре вычислительных устройств (ВУ). Этому способствуют такие свойства СС-схем, как независимость работоспособности от задержек составляющих элементов, естественная надежность, работоспособность в значительно более широком диапазоне изменяющихся параметров окружающей среды и напряжения питания. В данной работе представлены рекомендации по проектирования последовательностных СС-схем, выполненных по КМОП технологии (комплементарный металл-оксид-полупроводник). Приводится сравнительный анализ характеристик последовательностных синхронных и СС-схем, полученных с помощью моделирования и натурных испытаний образцов. Результаты испытаний показывают, что использование СС-схемотехники обеспечивает улучшение характеристик при реализации последовательностных схем, особенно для их отказоустойчивых вариантов.

Самосинхронная схемотехника ─ перспективный путь реализации аппаратуры

Соколов И.А., Степченков Ю.А., Петрухин В.С., Дьяченко Ю.Г., Захаров В.Н. Самосинхронная схемотехника ─ перспективный путь реализации аппаратуры // Системы высокой доступности, т. 3, № 1-2, 2007. – С. 61-72.

Методология проектирования самосинхронной (СС) цифровой аппаратуры была областью активных теоретических исследований  с середины 1950-ых годов, и в последнее время ее элементы все чаще используются в коммерческих изделиях.  В настоящей статье приводятся результаты разработки и сравнительных испытаний тестовых образцов двух вариантов реализации ядра микроконтроллера: традиционного (синхронного) и строго самосинхронного (ССС).  Результаты испытаний показывают, что принадлежность аппаратуры к классу ССС-схем позволяет наиболее полно реализовать возможности СС-схемотехники: максимальный диапазон работоспособности, высокое быстродействие и относительно низкую мощность потребления.

Универсальная подсистема анализа самосинхронных схем

Рождественский Ю.В., Морозов Н.В., Степченков Ю.А., Рождественскене А.В. Универсальная подсистема анализа самосинхронных схем // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 16, 2006. – С. 463-475.

 Рассматривается анализ асинхронных схем на независимость их поведения от задержек элементов. Такие схемы называются самосинхронными. Анализ основан на построении диаграмм переходов, покрывающих все возможные состояния схемы, и относится к методам анализа схемы в глобальных состояниях. Главное преимущество этих методов заключается в их универсальности – возможности применения для анализа всех классов самосинхронных схем. Рассматриваемая подсистема АСИАН представляет собой комплекс программ, позволивший многократно сократить временные затраты на процедуру анализа по сравнению c существующими аналогами и, по существу, реализовать максимально возможную эффективность анализа.

Суперкомпьютеры и суперкомпьютинг: состояние проблемы параллельных вычислений

Филин А.В. Суперкомпьютеры и суперкомпьютинг: состояние проблемы параллельных вычислений // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 17, 2007. – С. 391-467.

Описаны результаты достижений интернациональной отрасли сверхбыстрых вычислений (суперкомпьютинга) по состоянию на июль 2006 года. Показано, что в жёсткой конкуренции суперкомпьютерных архитектур победу одерживает класс суперкомпьютеров кластерного типа на основе неймановской
концепции параллелизма, известной как «модель клеточных автоматов». Рассмотрены намерения и перспективные планы изготовителей суперкомпьютерных систем в США, Японии, Великобритании, Китае и других странах. Сформулированы обобщающие выводы, характеризующие текущее состояние и перспективы отрасли сверхбыстрых вычислений.

Экспериментальная проверка некоторых свойств строго самосинхронных схем

Плеханов Л.П., Степченков Ю.А.  Экспериментальная проверка некоторых свойств строго самосинхронных схем // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 16, 2006. – С. 476-485.

Впервые в России в рамках полузаказной БМК-технологии (БМК – базовые матричные кристаллы) проведено прямое экспериментальное исследование ряда теоретически утверждаемых свойств строго самосинхронных (ССС) схем: независимости работы от задержек элеметов, широкой области эксплуатации и безопасности функционирования.
Приводятся результаты исследования двух реализаций сравнительно простой экспериментальной ССС-микросхемы в широком диапазоне питающих напряжений и температур. Проведенные эксперименты подтверждают теоретические выводы по поведению ССС-схем и, в первую очередь, беспрецедентно широкий диапазон их работоспособности.

Самосинхронность и задачи анализа строго самосинхронных электронных схем

Плеханов Л.П.  Самосинхронность и задачи анализа строго самосинхронных электронных схем  // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 17, 2007. – С. 492-502.

Дано обоснование возможности применения чисто функционального понятия самосинхронности на основе индицируемости, не связанное с событийными моделями, для анализа больших ССС-схем. Приведены соответствующие постановки задач анализа, отличные от используемых в настоящее время.

Библиотека элементов базовых матричных кристаллов для критических областей применения

Степченков Ю.А., Денисов А.Н., Дьяченко Ю.Г., Гринфельд Ф.И., Филимоненко О.П., Фомин Ю.П.  Библиотека элементов базовых матричных кристаллов для критических областей применения  // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 14, 2004. – С. 318-361.

В последнее время возобновился интерес зарубежных специалистов к самосинхронным системам из-за их устойчивости к ошибкам, малой мощности потребления и хорошей производительности [1, 2]. Для российской электронной техники это особенно актуально. Многие из современных систем управления вооружением, стоящим на боевом дежурстве в России, близки к выработке своего морального и физического ресурсов.

Проблемы функционального подхода в проектировании самосинхронных схем

Плеханов Л.П.  Проблемы функционального подхода в проектировании самосинхронных схем // Системы и средства информатики, М.: Наука, вып. 15, 2005. – С. 329-337.

В статье рассматриваются схемы, относящиеся к полумодулярным по Маллеру – строго самосинхронные схемы (ССС-схемы).
Традиционно сложилось так, что методы проектирования ССС-схем основываются на представлении в виде изменений значений переменных схемы – событий. В работах Д.Маллера [1] и других использовались диаграммы переходов (ДП) – изменения полных состояний, то есть наборов значений всех переменных. В.И.Варшавский с сотрудниками применили более компактное представление – диаграммы изменений (ДИ) [2], где указывается только та переменная, которая изменяется в текущем событии. Развиваются также и представления в виде сетей Петри. Такой подход далее будем называть событийным.