Yazmaç dosyaları için sistematik tasarım yaklaşımı

Günümüz teknolojisindeki gelişmeler ölçeklenebilirlik alanındaki beklenen verim artışını karşılayamadığından dolayı geleceğin hesaplama sistemleri için heterojen ve eş zamanlı mimarilerin yaygın kullanımı kaçınılmazdır. Yeniden betimlenebilir yapısı sayesinde alanda programlanabilir kapı dizileri (APKD=FPGA) bu tür mimariler için gelecek vaat eden bir altyapıdır. APKD'nin her bir birimi kendisine uygun olan farklı bir görevi yapmak üzere betimlenebilir. Bu tür veri bağımlı hesaplama mimarileri için çoklu giriş-çıkışlı ve hızlı yazmaç dosyası olmadığı takdirde mevcut hesaplama gücü israf edilmiş olur. Her bir işlem biriminin nitelikleri farklı olduğunda ise, bu mimari çalışma hızı, veri üretim/tüketim oranı, ihtiyaç duyulan port sayısı, veri yolu genişliği, adres aralığı, bitlerin dizilimi gibi farklı nitelikler açısından APKD'nin her bir ünitesine hizmet verebilecek bir heterojen yazmaç dosyasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tezde, çoklu giriş-çıkışlı yazmaç dosyası tasarımı önerilmiştir. Bu yazmaç dosyası, APKD içinde bulunan rastlantısal erişim hafızasının kümeleme ve kopyalama yöntemlerinin verimli kaydırma yazmacı tabanlı çoklu pompalanma yöntemiyle tasarlanmıştır. Sayısal tasarıma ek, bu yazmaç dosyası yüksek seviyeli sentez araçları için modellenmiştir. Bu çalışma daha da ilerletilerek, APKD tabanlı heterojen sistemler için heterojen yazmaç dosyası tasarlanmıştır. Bu yazmaç dosyasında, işlem ünitelerinin veri genişiliği ve adres aralıkları ayarlanabilmektedir. Harcanan güç ve alan miktarlarının azaltılması için, çoklu pompalama yönteminden faydalanılmıştır. Bu yöntem işlemci ile yazmaç dosyası arasndaki hız farklarını kullanmaktadır. Bu çalışma APKD tabanlı heterojen yazmaç dosyaları alanındaki ilk çalışmadır. Deney sonuçlarına göre her iki yazmaç dosyası mimarisi de geleneksel mimarilere göre daha yüksek başarımlıdır.