Методи і засоби розроблення мультипараметризовних проектів програмованої логіки для вбудованих систем

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.05 "Комп'ютерні системи та компоненти". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертаційна робота присвячена розв'язанню важливої науково-технічної задачі, яка полягає в розробленні методів і засобів створення мультипараметризовних проектів програмованої логіки для вбудованих систем. Метою роботи є скорочення кількості необхідних ресурсів, підвищення продуктивності або підвищення надійності вбудованих систем на програмовної логіці з урахуванням заданої пріоритетної характеристики. У дисертаційній роботі вперше запропоновано модель мультипараметризовних проектів програмованої логіки, яка враховує можливість зміни розрядності і інтерпретації вхід-вихідних даних, функцій та архітектур компонентів і проектів на їх основі, що дозволяє сформувати множину варіантів для реалізації з потрібною продуктивністю і надійністю при обмежених апаратних ресурсах кристала. Вдосконалено метод розроблення мультипараметризовних проектів програмованої логіки для вбудованих систем який відрізняється від відомих можливістю вибору архітектури і паралельної або послідовної реалізації компонентів проекту, що дозволяє підвищити продуктивність або скоротити обсяг апаратних ресурсів. Отримав подальший розвиток метод підвищення надійності вбудованих систем на програмовній логіці який відрізняється від відомих можливістю конфігурації різних варіантів відмовостійких архітектур, що дозволяє підвищити стійкість до збоїв та відмов. Проведено експериментальне дослідження кількості необхідних ресурсів програмовної логіки для мультипараметризовної реалізації арифметичних операцій, в тому числі реалізацію параметризовних суматорів і помножувачів.

PhD Thesis for scientific degree candidate of technical sciences in the specialty 05.13.05 – computer systems and components. – National Technical University "Kharkіv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkіv 2018. The dissertation solves scientific and technical tasks – developing of methods and tools of multiparametrized PLD-based projects prototyping for embedded systems. The goal of the work is to reduce the number of required resources, to increase the productivity or to increase the reliability of FPGA-based embedded systems depending on the provided priority characteristic. In PhD thesis the model of multiparametrized FPGA-based projects is proposed, which takes into account the possibility of changing the bit depth and interpretation of input-output information, functions and architectures of components and projects based on them, which allows to generate many variants for implementation with the required performance and reliability within limited hardware resources of the chip. The method for developing of multiparametrized FPGA-based projects for embedded systems has been improved and now, unlike known ones, provides the ability to choice of architecture and parallel or sequential way of project components implementation, which allows to increase productivity or reduce the amount of hardware resources. The method of reliability improvement of FPGA-based embedded systems has been further developed and now, unlike known ones, provides possibility of various pre developed redundant architectures configuring, which increases the tolerance to SEU and failures. The suggested model, methods and tools have been implemented during development of FPGA based embedded systems in aviation ice-protection system for plane AN-140, medical systems, for RS-codes, cryptographic hash functions and 5 algorithms of block ciphers, including AES, DES and IDEA.