Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

fa مدل عملکردی تحلیلی FPGA برای پردازش با قابلیت پیکربندی مجدد Analytical Performance Model for FPGA-based Reconfigurable Computing الکترونیک Electronic پژوهشي Research بهینهسازی ساختاری FPGA به عنوان یکی از چالشهای مهم در زمینه طراحی دیجیتال مطرح است. در سالهای اخیر، روشهای تجربی و آزمایشمحور جای خود را به روشهای تحلیلی برای یافتن ساختارهای بهینه دادهاند. روشهای آزمایشمحور بر مبنای استفاده از ابزارهای کامپیوتری (CAD) برای ارزیابی ساختارها به لحاظ مساحت اشغالی، سرعت و توان مصرفی استواراند. به علت زمانبر بودن این فرآیند، استفاده از روشهای تحلیلی مبتنی بر مدلسازی ساختار توسط معادلات سادهی جبری، مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه این فرآیند به مراتب سادهتر و سریعتر است، اما یک مدل تحلیلی کامل که بتواند همزمان توان مصرفی، مساحت اشغالی و سرعت را ارزیابی نماید تا به حال ارایه نشده است. ذکر این نکته ضروری است که کارهای گذشته از روشهای تحلیلی برای بهینهسازی ساختارهای FPGA کاربرد عام استفاده کرده اند، در حالی که استفاده از روشهای تحلیلی برای بهینهسازی ساختارهایی با کاربرد خاص موضوع جذابی در زمینه پردازش قابل پیکربندی مجدد میباشد. به این ترتیب طراحان میتوانند ساختارهایی بهینه برای دستهای از کاربردها را جستجو کرده و مصرفکنندگان میتوانند ساختار بهینه مورد نیاز برای کاربرد خاص خود را از میان قطعات متنوع موجود در بازار بیابند. در این مقاله یک مدل توان مصرفی شامل توان پویا و توان ایستا برای ساختار FPGA ارایه شده است. سپس این مدل با مدلهای موجود مساحت و سرعت ادغام شده تا یک مدل عملکردی کامل را تشکیل دهند. این مدل در قالب برنامهسازی هندسی ارایه شده است. به این ترتیب، طراحان قادر خواهند بود تا در کوتاه ترین زمان ساختارهای مختلف را ارزیابی کرده و بهترین آنها را از نظر توان مصرفی پویا و ایستا همراه با مساحت و تأخیر انتخاب کنند. پس از تکمیل مدل عملکردی کامل FPGA، این مدل برای بهینهسازی ساختارهایی با چند کاربرد توسعه داده شده  و سپس ساختار بهینه برای دو مدار خاص مورد بحث قرار گرفت. Optimizing FPGA architectures is one of the key challenges in digital design flow. Traditionally, FPGA designers make use of CAD tools for evaluating architectures in terms of the area, delay and power. Recently, analytical methods have been proposed to optimize the architectures faster and easier. A complete analytical power, area and delay model have received little attention to date. In addition, previous works use analytical methods to optimize general-purpose FPGA architectures. Using analytical models for optimizing application-specific FPGA architectures are interesting subjects in the reconfigurable computing field. In this way, designers can investigate the optimized architecture for a set of application circuits and the consumers can find their best architecture among a variety of devices which is optimal for their specific work. In this paper, we complete an analytical FPGA performance model by presenting an analytical model to estimate the dynamic and leakage power and by integrating it into the Geometric Programming framework where the area and performance models exist. This way, we are able to rapidly analyze various FPGA architectures and select the best one in terms of power consumption as well as area and delay. In the next step, we extend the model for optimizing FPGA architectures for a set of applications. A case of the best architecture for two specific circuits has been investigated in this paper. بهینه سازی ساختاری, FPGA, مدل توان مصرفی, روش های تحلیلی 1 13 http://jiaeee.com/browse.php?a_code=A-10-1-14&slc_lang=fa&sid=1 Hossein Mehri حسین مهری h.mehri@ut.ac.ir 10031947532846001367 10031947532846001367 Yes دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشکده فنی Bijan Alizadeh بیژن علیزاده b.alizadeh@ut.ac.ir 10031947532846001368 10031947532846001368 No دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشکده فنی