京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(情報学) / 甲第20033号 / 情博第628号 / 新制||情||109(附属図書館) / 33129 / 京都大学大学院情報学研究科通信情報システム専攻 / (主査)教授 髙木 直史, 教授 小野寺 秀俊, 教授 佐藤 高史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Informatics / Kyoto University / DFAM

Magistro darbe analizuojami aritmetinio loginio įtaiso (ALU) modeliai, operacijos ir architektūros. Išanalizavus mokslinę literatūrą, pasirenkama ALU architektūra bei atliekamų operacijų aibė. Realizuojamas dviejų pakopų sudalintos operacijų aibės ALU modelis. Atlikus apibendrinimą atliekami eksperimentai. Eksperimento modeliai modifikuojami – atliekamas ALU operacijų sudalinimas tarp ALU ir valdančios logikos (CU) operacijų poaibių. Nagrinėjami konkrečių ALU operacijų atlikimo pirmos arba antros pakopos modulyje pranašumai ir trūkumai. Sukurti parametrizuoti (bendriniai) ALU modeliai su kintamo duomenų pločio operandais. ALU modeliai aprašyti aparatūros aprašymo kalba SystemC, sumodeliuoti ir susintezuoti. Gauti ALU SystemC modelių sintezės rezultatai parodė operacijų aibės sudalinimo bei skirtumo tarp retai ir dažnai naudojamų operacijų perkėlimo į skirtingas pakopas poveikį pagrindinėms lusto charakteristikoms: plotui, signalo vėlinimui ir energijos suvartojimui. Optimalus operacijų aibės sudalinimas dviejų pakopų architektūroje leidžia pasiekti reikiamos projektuojamo įtaiso charakteristikos pagerėjimą. Taikant šį metodą, galima kritinei (daug aparatūros resursų naudojančiai) ALU operacijai sudaryti mažesnį plotą luste užimantį arba mažiau energijos suvartojantį ALU variantą. / This work studies arithmetic logic unit (ALU) models, operations and architectures. ALU architecture and operation set is chosen based on the analysis of the known scientific publications. Two-stage divided operation set ALU model is implemented and used for the experiments. The experimental ALU models are modified using different variants of partitioning of ALU operation set, when ALU operations are divided between main ALU block and control unit (CU). Pros and cons of ALU operation performance in the first or the second stage are examined. Developed generic ALU models can be instatiated for data operands with variable data width. ALU models are coded in a high-level hardware description language SystemC, simulated and synthesized. The results of ALU SystemC model synthesis showed the effect of the division of the operation set on the main chip characteristics: area, delay and energy consumption and the difference of subdivision of rare or often used operations into different ALU stages. Optimal subdivision of operation set in two-stage ALU architecture allows getting a better performance of the designed device. Using this method the designer can select an instance of ALU that has a smaller area and consumes less energy for critical (using more hardware resources) operation.

This work deals with faults, errors and failures, which can occur during manufacturing and long term operation. Work describes the various failures and fault models. There are some approaches to get fault tolerant systems, mainly in hardware. The thesis continues with a summary of methods for ALU software testing. The last chapter is about tests generation for microcontroller MSP430.

No description available.