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Uno strumento per la compilazione hardware di un linguaggio ad automi cellulari per sistemi riconfigurabili

Informazioni tesi

  Autore: Pasquale Iero
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2000-01
  Università: Università degli Studi della Calabria
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Informatica
  Relatore: Giuseppe Cocorullo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 138

La tesi illustra la produzione di un compilatore hardware per un linguaggio ad automi cellulari, cioè la produzione automatica di un circuito digitale a partire da un testo espresso in un linguaggio di programmazione di alto livello (un’estensione del C), basato su di un modello di calcolo indicato fra i più promettenti del prossimo futuro. In effetti tale modello permette di ricavare il comportamento globale di un sistema da regole locali, e risolve in modo semplice ed elegante i problemi derivanti dall’interazione di più entità di calcolo.
Tale risultato viene ottenuto in seguito all’introduzione di un oggetto chiamato grafo di computazione, che può essere interpretato in software ed in hardware. Vengono esaminati alcuni risultati già ottenuti in letteratura sia sulla compilazione hardware (i lavori di I. Page da cui il lavoro prende spunto, non senza sostanziali modifiche), sia sull’implementazione di macchine hardware per automi cellulari ottenute a partire da descrizioni di più alto livello (non necessariamente da linguaggi di programmazione).
A differenza della grande maggioranza delle implementazioni attuali viene prodotta della logica sequenziale e il programmatore non ha bisogno di alcuna cognizione riguardante la progettazione dei circuiti digitali e l’architettura che verrà creata a partire dalla descrizione da lui modellata. Infatti per ogni particolare programma verrà creato un nuovo componente contenente soltanto ciò che è necessario alla specifica computazione, limitando le ridondanze proprie delle architetture general-purpose.
Vengono, quindi, illustrati due esempi concretamente realizzati.
Il lavoro nasce nell’ambito di una collaborazione fra ISI-CNR e componente elettronica del DEIS dell’Università della Calabria.

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0.1. INTRODUZIONE 10.1 IntroduzionePer compilazione Hardware si intendono quell'insieme di tecniche automatiche mi-rate alla produzione di circuiti digitali a partire da descrizioni funzionali espressein un linguaggio di programmazione di alto livello. Tali tecniche danno ad un pro-grammatore la facolta di ottenere hardware senza alcuna conoscenza speci ca diprogettazione elettronica. Esse, tuttavia, presentano l'inconveniente di portare acircuiti piuttosto grandi, piu di quanto lo sono quelli ottenuti da un progettistahardware, pertanto non vi e stata nora l'opportunita di applicarle nel concreto.Una nuova possibilitae o erta oggi dai componenti ricon gurabili, che cioemutanola loro struttura interna dopo il processo di produzione permettendo di emulare altrohardware.La concentrazione di porte logiche sui chip segue l'andamento della legge di Moo-re, quindi cresce esponenzialmente col tempo. Cio fa riaÆorare interesse per tale lone di ricerca, facendo pensare ad ulteriori ottimizzazioni riguardo l'occupazionedi spazio sul chip, per il futuro. In particolare si tende, oggi, a comporre macchi-ne specializzate altamente modulari, la cui struttura viene variata a seconda delleesigenze (anche durante la computazione).Oggetto della presente tesi e l'automatizzazione della progettazione di uno di que-sti moduli, mediante un programma, denominato, appunto, compilatore hardware,per una macchina ricon gurabile (CAREM) orientata alla elaborazione secondo ilmodello di calcolo degli automi cellulari. CAREM nasce dalla collaborazione fral'ISI-CNR e la componente elettronica del DEIS dell'Universita della Calabria, pero rire uno strumento eÆciente di elaborazione secondo tale modello. L'interesseche e suscitato dagli automi cellulari nasce dalla semplicita con cui vengono risoltii problemi relativi al coordinamento di entita funzionanti in parallelo.La tesi illustra alcune delle attuali ricerche sul campo sia nell'ambito della com-pilazione Hardware sia nell'ambito della sua applicazione ai sistemi per automi cel-lulari. Viene, quindi, presentato un modello di calcolo originale (il grafo di compu-

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Parole chiave

automata
fpga
automi cellulari
compilazione hardware
reconfigurable system

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