DOI
10.34229/KCA2522-9664.24.4.1
УДК 004.274
О.О. БАРКАЛОВ
Університет Зеленогурський, Зелена Гура, Польща,
A.Barkalov@iie.uz.zgora.pl
Л.О. ТІТАРЕНКО
Університет Зеленогурський, Зелена Гура, Польща; Харківський національний
університет радіоелектроніки, Харків, Україна,
L.Titarenko@iie.uz.zgora.pl
О.М. ГОЛОВІН
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
o.m.golovin.1@gmail.com
О.В. МАТВІЄНКО
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
avmatv@ukr.net
ОПТИМІЗАЦІЯ СХЕМИ АВТОМАТА MІЛІ
У ЗМІШАНОМУ ЕЛЕМЕНТНОМУ БАЗИСІ
Анотація. Запропоновано метод зменшення кількості елементів LUT у схемі автомата Мілі, яка реалізується в базисі FPGA. При цьому частина схеми реалізується за допомогою блока пам’яті EMB. Метод базується на подвійному кодуванні станів і кодуванні наборів мікрооперацій. Наведено приклад синтезу схеми МПА з використанням запропонованого методу. За виконання певних умов схема МПА має точно три рівні логічних елементів. Розглянуто методи поліпшення характеристик схеми, які базуються на оптимальному кодуванні станів і наборів мікрооперацій.
Ключові слова: мікропрограмний автомат Мілі, синтез, FPGA, EMB, LUT, кодування
.
повний текст
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
- Sklyarov V., Skliarova I., Barkalov A., Titarenko L. Synthesis and optimization of FPGA-based systems. Berlin: Springer, 2014. 432 p.
- Czerwinski R., Kania D. Finite state machines logic synthesis for complex programmable logic devices. Berlin: Springer, 2013. 172 p.
- Kubica M., Opara A., Kania D. Technology mapping for LUT-based FPGA. Cham: Springer, 2021. 207 p. doi.org/10.1007/978-3-030-60488-2 .
- Baranov S. Logic synthesis for control automata. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1994. 312 p.
- DeMicheli G. Synthesis and optimization of digital circuits. New York: McGraw-Hill, 1994. 576 p.
- BarkalovA., Titarenko L., Mielcarek K., Chmielewski S. Logic synthesis for FPGA-based control units. Lecture Notes in Electrical Egineering. 2020. Vol. 636. 247 p.
- Tiwari A., Tomko K. Saving power by mapping finite state machines into embedded memory blocks in FPGAs. Proc. Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition (6–20 Feb, 2004, Paris, France). 2004. Vol. 2. P. 916–921.
- Senhaji-Navarro R., Garcia-Vargas I., Jimenes-Moreno G., Civit-Balcells A., Guerra-Gutierres P. ROM-based FSM implementation using input multiplexing in FPGA devices. Electronics Letters. 2004.Vol. 40, N 20. Р. 1249–1251.
- Grout I. Digital systems design with FPGAs and CPLDs. Amsterdam: Elsevier, 2008. 784 p.
- Maxfield C. The design warrior’s guide to FPGAs. Orlando: Academic Press, 2004. 542 p.
- Sass R., Schmidt A. Embedded system design with platform FPGAs: Principles and practices. Amsterdam: Morgan Kaufmann Publishers, 2010. 409 p.
- Ruiz-Rosero J., Ramirez-Gonzalez G., Khanna R. Field programmable gate array applications — as cientometric review. Computation. 2019. Vol. 7, Iss. 4. P. 63. doi.org/10.3390/computation7040063 .
- Barkalov A., Titarenko L., Mielcarek K. Improving characteristics of LUT-based Мealy FSMs. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2020. Vol. 30, N 4. P. 745–759.
- Barkalov A., Titarenko L., Mielcarek K. Hardware reduction for LUT-based Mealy FSMs. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2018. Vol. 28, N 3. Р. 595–607.
- Barkalov A.A., Titarenko L.A., Barkalov A.A., Jr. A structural decomposition as a tool for the optimization of an FPGA-based implementation of a Мealy FSM. Cybernetics and Systems Analysis. 2012. Vol. 48, N 2. P. 313–322. doi.org/10.1007/s10559-012-9410-2 .
- Skliarova I., Sklyarov V., Sudnitson A. Design of FPGA-based circuits using hierarchical finite state machines. Tallinn: TUT Press, 2012. 240 p.
- UG473 (v1.14) July 3, 2019. URL: www.xilinx.com.
- Kuon I., Tessier R., Rose J. FPGA architecture: Survey and challenges. Foundations and Trends in Electronic Design Automation. 2008. Vol. 2, N 2. P. 135–253.
- Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. Москва: Физматгиз, 1962. 476 с.
- VC709 Evaluation Board for the Virtex-7 FPGA. User Guide; UG887 (v1.6); Xilinx, Inc.: San Jose, CA, USA, 2019.
- Rafla N.I., Gauba I. A Reconfigurable pattern matching hardware implementation using on-chip RAM-based FSM. 53rd IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems. 2010. Р. 49–52.
- Sklyarov V. Synthesis and Implementation of RAM-based finite states maсhines in FPGAs. Proc. of Field-Programmable Logic and Applications: The Roadmap to Reconfigurable Computing. Villach: Springer-Verlag, 2000. Р. 718–727.
- Kubica M., Kania D. Area-oriented technology mapping for LUT-based logic blocks. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2017. Vol. 27(1). Р. 207–222.
- Vivado design suite. 2020. URL: https: //www.xilinx.com/products/design-tools/vivado.html (Acceed: January, 2020).
- Quartus II. URL: www.intel.com/content (Acceed: January, 2020).
- Machado L., Cortadella J. Support-reducing decomposition for FPGA mapping. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 2020. Vol. 39, N 1. P. 213–224.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А. Преобразование кодов в композиционных микропрограммных устройствах управления. Кибернетика и системный анализ. 2011. № 5. C. 107–118.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А., Ефименко К.Н. Оптимизация схем композиционных микропрограммных устройств управления. Кибернетика и системный анализ. 2011. № 1. C. 179–188.
- Yang S. Logic synthesis and optimization benchmarks user guide. Version 3.0. Techn. Rep. Microelectronics Center of North Carolina, 1991. 43 p.
- Barkalov A.A., Titarenko L.A., Baiev A.V., Matviienko A.V. Optimizing the combined automation schemein the asis basis. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. Vol. 56, N 6. P. 863–871. doi.org/10.1007/s10559-020-00306-w .
- Kryvyi S.L., Opanasenko V.N., Zavyalov S.B. Logical оperations over fuzzy sets and relations in automaton interpretation. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. Vol. 56, N 6. P. 1012–1020. doi.org/10.1007/s10559-020-00321-x .