ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Программируемые вентильные матрицы: производительность, гибкость и энергопотребление

Мохаммед Ахмед Шакир
Университет Альнур, https://alnoor.edu.iq/
Ниневия 41012, Ирак
E-mail: mohammeda.shakir@alnoor.edu.iq
Набаа Ахмед Нури
Университетский колледж Аль-Мансура, https://muc.edu.iq/
Багдад 10067, Ирак
E-mail: nabaa.ahmed@muc.edu.iq
Саджа Абдулфаттах Салих
Университетский колледж Аль-Хикма, https://hiuc.edu.iq/
Багдад 10015, Ирак
E-mail: saja_872008@yahoo.com
Салам Хусейн Яхья
Университета Джихан, https://sulicihan.edu.krd/
Сулеймания 46001, Курдистан, Ирак
E-mail: salam.yahya@sulicihan.edu.krd
Махер Абеда
Университет Аль-Турат, https://uoturath.edu.iq/
Багдад 10013, Ирак
E-mail: maher.abedah@uoturath.edu.iq

Поступила 22.05.2024, рецензирована 29.05.2024, принята 05.06.2024, опубликована 06.09.2024.

Аннотация: Исследовано развитие архитектур программируемых пользователем вентильных матриц (Field-Programmable Gate Array, FPGA) последнего поколения, которые достигают идеального баланса между производительностью, адаптивностью и энергопотреблением. Представлена структура, которая поможет сделать стратегический выбор, влияющий на проектирование FPGA, и создать устойчивые и эффективные вычислительные решения. Использована методология сравнительного анализа для исследования нескольких архитектур FPGA, чтобы выявить основные параметры, влияющие на производительность и энергопотребление. Исследование сочетает в себе моделирование и сценарии реальных испытаний для оценки влияния различных методов проектирования на эксплуатационную эффективность FPGA. Показано, что включение методов адаптивной маршрутизации и гетерогенной интеграции значительно повышает производительность при одновременном снижении энергопотребления. Передовые подходы к управлению мощностью и динамическое масштабирование частоты стали необходимыми для снижения энергопотребления при сохранении гибкости, обеспечиваемой обычными FPGA. Показано, что за счет стратегического включения компонентов адаптивного проектирования и подходов к управлению питанием конструкции FPGA следующего поколения могут достичь гармоничного баланса между производительностью, адаптивностью и энергопотреблением.
Ключевые слова: архитектура FPGA, вычислительные решения, модели энергопотребления и производительности, адаптивная маршрутизация, гетерогенная интеграция, масштабирование частоты

УДК 004.43, 651.3.049.776

РЭНСИТ, 2024, 16(5):673-690 DOI: 10.17725/rensit.2024.16.673

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/594/16(5)673-690.pdf