با افزايش روزمره پيچيدگي SoCها و مدارهاي مجتمع ديجيتال، روش‌هاي طراحي سيستمي متعددي جهت غلبه بر اين پيچيدگي‌ها ضمن افزايش بهره‌وري طراحي و كاهش زمان عرضه به بازار ارائه شده است كه نقطه اشتراك تمامي اين روش‌ها در به كارگيري راه‌كاري جهت غلبه بر نرخ بالاي پيچيدگي‌هاي طراحي، افزايش سطح ساده‌سازي سيستماتيك مي‌باشد، معماري NISC به عنوان يکي از راه کارهاي مدرن غلبه بر اين مشکل مي باشد که در اين مقاله به بررسي آن پرداخته شده است.
مقدمه
در روش‌هاي طراحي مدرن اجزا تشكيل دهنده سيستم همانند جعبه‌هاي سياهي درنظر گرفته مي‌شوند، طوري كه توصيف رفتار سيستم با اجزاي كمتري صورت گيرد و پيچيدگي سيستم در دل جعبه‌هاي سياه نهفته گردد. با اين وجود هنوز مشخص نيست كه چه تعداد و چه نوعي از اين جعبه‌هاي سياه در هر طراحي نياز است و كدام شيوه تركيب آنها جهت توصيف عملكرد سيستم، بهينه است.
مسلما، پردازنده و حافظه در زمره مهمترين بخش‌هاي اصلي تشكيل دهنده هر سيستم كامپيوتري به شمار مي‌روند كه به كمك آنها ميتوان عملكرد سيستم را توصيف كرده و تا پايان فاز طراحي به عنوان جعبه‌هاي سياه طراحي به آنها نگريست. به واسطه حافظه ميتوان الگوريتم هر نوع برنامه‌اي را ذخيره كرده و به كمك پردازنده آنرا اجرا نمود. با اين وجود اين سوال همچنان مطرح است كه آيا اين دو بخش اصلي كافي بوده و مي‌توانند تمامي نيازهاي ما را چه از نقطه نظر كارايي و چه از نقطه نظر محدوديت‌هاي طراحي پاسخگو باشند؟
در اين مقاله قصد داريم به اين سوال پاسخ داده و معماري كامپيوتر بدون دستور العمل را به عنوان جديدترين راه كار غلبه بر مشكلات ناشي از پيچيدگي بالاي فرايند طراحي سيستم‌هاي ديجيتال، معرفي نماييم.
تكنولوژي كامپيوتر بدون دستورالعمل يا NISC بي شك نقش كليدي در تحول فرآيند طراحي و سنتز مدارهاي ديجيتال خواهد داشت، اين تكنولوژي كه توسط محققين دانشگاه كاليفرنيا - ايرواين؛ در حال توسعه مي‌باشد با ايده حذف مجموعه دستورالعمل‌ها از معماري پردازنده، توانسته است تكنيك طراحي سيستماتيكي را به ارمغان آورد كه چه از نظر كارايي و چه از نظر مصرف توان و مساحت از تكنيك‌هاي طراحي متداول برتري دارد. پيش از اين طراحان به واسطه پيچيدگي بسيار زياد طراحي سيستم‌هاي ديجيتال ملزم به انتخاب روش‌هايي بودند كه يا فقط بهره‌وري بالايي داشتند و كيفيت خوبي را ارائه نمي‌كردند، يا فقط كيفيت خوبي داشتند و توانايي غلبه بر پيچيدگي روزافزون سيستم‌هاي ديجيتال را نداشتند. به طور كلي تكنولوژي NISC پاسخي است به اين مشكل كه در شكل 1 مقياس كاربرد آن ترسيم شده است.
شكل 1 مقياس پذيري تكنولوژي NISC
منظور از بهره‌وري بالاي يك سبك طراحي، قابليت‌هاي آن در افزايش سطح ساده‌سازي (Abstraction Level) و كاهش زمان طراحي مي‌باشد، مانند راه‌كارهاي پياده‌سازي نرم‌افزاري يك سيستم ديجيتال بر روي يك پردازنده عمومي، يا بر روي يك پردازنده خاص منظوره ASIP (Application Specific Instruction-set Processors). متاسفانه اين راه‌كارها به دليل ذات همه منظوره پردازنده‌هايي كه از آنها بهره گرفته مي‌شود، كيفيت طراحي مناسبي از نقطه نظر كارايي، مصرف توان و مساحت ندارند. در مقابل اين راه‌كارها، راه‌كارهاي سخت‌افزاري قرار دارند كه با سنتز كدهاي توصيف كننده طرح HLS (High Level Synthesis) از سطوح ساده‌سازي رفتاري يا سيستمي، ضمن درگير كردن طراح با پيچيدگي‌هاي طراحي، كيفيت خوبي را در نتيجه ارائه مي‌كنند، اما نمي‌توانند طراح را از پيچيدگي‌هاي طراحي سيستمي دور كنند. با وجود روند رو به رشد پيچيدگي سيستم‌هاي ديجيتال، ميزان بهره‌وري راه‌كارهاي طراحي كاملا سخت‌افزاري را به شدت كاهش داده است طوري كه به سختي ميتوان از آن در طراحي يك سيستم ديجيتال بزرگ استفاده كرد.
طي چند سال گذشته محققين مركز سيستم‌هاي كامپيوتري تعبيه شده (Embedded) دانشگاه كاليفرنيا - ايرواين؛ جهت مقابله با اين مشكلات راه‌كار جديدي ارائه كرده‌اند، به ايده‌هاي خلاقانه خود جامه عمل پوشانده و آنرا پياده سازي كرده‌اند تا به عنوان يكي از راه‌كارهاي انقلابي در طراحي و سنتز سيستم‌هاي ديجيتال از آن ياد شود.
اين تكنولوژي جديد كه اخيرا توسط محققين ايراني اين مركز، در كنفرانس اتوماسيون طراحي سال 2007 موسوم به DAC 2007 در شهر San Diego ، معرفي شد و حدود 100 نفر از خبرگان صنعتي و دانشگاهي مستقيما آن را مورد ستايش قرار دادند، شركت‌هاي توليدكننده ادوات نيمه‌هادي و سيستم هاي ديجيتال مانند Qualcomm از تصميمي خود مبني بر استفاده از اين راه‌كار جديد در طراحي محصولات آينده خود خبر دادند و شركت‌هاي توسعه‌دهنده EDAهاي طراحي همانند Synopsys از علاقه‌مندي خود در توسعه هرچه بيشتر آن گفتند.
آقاي دكتر رشادي و خانم دكتر گرجي‌آرا دو عضو ارشد اين گروه زير نظر پروفسور Gajski، بي شك دو توسعه‌دهنده اصلي تكنولوژي NISC به شمار مي‌روند كه اين برگردان از نگاشته‌هاي ايشان به زبان فارسي، هرچند اندك، به سختي گوياي عظمت زحمات آنها مي‌باشد.
ادامه دارد......
منبع: www.sakhtafzar.com الف