Nos últimos anos, percebeu-se uma crescente busca por softwares e arquiteturas alternativas. Essa busca acontece porque houve avanços na tecnologia do hardware e estes avanços devem ser complementados por inovações nas metodologias de projetos, testes e verificação para que haja um uso eficaz da tecnologia. Muitos dos softwares e arquiteturas alternativas, geralmente partem para modelos que exploram o paralelismo das aplicações, ao contrário do modelo de von Neumann. Dentre as arquiteturas alternativas de alto desempenho, tem-se a arquitetura a fluxo de dados. Nesse tipo de arquitetura, o processo de execução de programas é determinado pela disponibilidade dos dados. Logo, o paralelismo está embutido na própria natureza do sistema. O modelo a fluxo de dados possui a vantagem de expressar o paralelismo de maneira intrínseca, eliminando a necessidade de o programador explicitar em seu código os trechos onde deve haver paralelismo. As arquiteturas a fluxo de dados voltaram a ser um tema de pesquisa devido aos avanços do hardware, em particular, os avanços da Computação Reconfigurável e os FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays). O projeto ChipCflow é uma ferramenta para execução de algoritmos usando o modelo a fluxo de dados dinâmico em FPGA. Este trabalho apresenta o formato para os tagged-tokens do ChipCflow, os operadores de manipulação das tags dos tokens e suas implementações a fim de que se tenha a PROVA-DE-CONCEITOS para tais operadores na arquitetura ChipCflow / The alternative architectures and softwares researches have been growing in the last years. These researches are happening due to the advance of hardware technology and such advances must be complemented by improvements on design methodologies, test and verification techniques in order to use technology effectively. Many of the alternative architectures and softwares, in general, explore the parallelism of applications, differently to von Neumann model. Among high performance alternative architectures, there is the Dataflow Architecture. In this kind of architecture, the execution of programs is determined by data availability, thus the parallelism is intrinsic in these systems. The dataflow architectures become again a highlighted research area due to hardware advances, in particular, the advances of Reconfigurable Computing and FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays). ChipCflow project is a tool for execution of algorithms using dynamic dataflow graph in FPGA. The main goal in this module of the ChipCflow project is to define the tagged-token format, the iterative operators that will manipulate the tags of tokens and to implement them

Nos últimos anos, percebeu-se uma crescente busca por softwares e arquiteturas alternativas. Essa busca acontece porque houve avanços na tecnologia do hardware e estes avanços devem ser complementados por inovações nas metodologias de projetos, testes e verificação para que haja um uso eficaz da tecnologia. Muitos dos softwares e arquiteturas alternativas, geralmente partem para modelos que exploram o paralelismo das aplicações, ao contrário do modelo de von Neumann. Dentre as arquiteturas alternativas de alto desempenho, tem-se a arquitetura a fluxo de dados. Nesse tipo de arquitetura, o processo de execução de programas é determinado pela disponibilidade dos dados. Logo, o paralelismo está embutido na própria natureza do sistema. O modelo a fluxo de dados possui a vantagem de expressar o paralelismo de maneira intrínseca, eliminando a necessidade de o programador explicitar em seu código os trechos onde deve haver paralelismo. As arquiteturas a fluxo de dados voltaram a ser um tema de pesquisa devido aos avanços do hardware, em particular, os avanços da Computação Reconfigurável e os FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays). O projeto ChipCflow é uma ferramenta para execução de algoritmos usando o modelo a fluxo de dados dinâmico em FPGA. Este trabalho apresenta o formato para os tagged-tokens do ChipCflow, os operadores de manipulação das tags dos tokens e suas implementações a fim de que se tenha a PROVA-DE-CONCEITOS para tais operadores na arquitetura ChipCflow / The alternative architectures and softwares researches have been growing in the last years. These researches are happening due to the advance of hardware technology and such advances must be complemented by improvements on design methodologies, test and verification techniques in order to use technology effectively. Many of the alternative architectures and softwares, in general, explore the parallelism of applications, differently to von Neumann model. Among high performance alternative architectures, there is the Dataflow Architecture. In this kind of architecture, the execution of programs is determined by data availability, thus the parallelism is intrinsic in these systems. The dataflow architectures become again a highlighted research area due to hardware advances, in particular, the advances of Reconfigurable Computing and FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays). ChipCflow project is a tool for execution of algorithms using dynamic dataflow graph in FPGA. The main goal in this module of the ChipCflow project is to define the tagged-token format, the iterative operators that will manipulate the tags of tokens and to implement them

Devido à complexidade das aplicações, a demanda crescente por sistemas que usam milhões de transistores e hardware complexo; tem sido desenvolvidas ferramentas que convertem C em Linguagem de Descrição de Hardware, tais como VHDL e Verilog. Neste contexto, esta tese apresenta o projeto ChipCflow, o qual usa arquitetura a fluxo de dados, para implementar lógica de alto desempenho em Field Programmable Gate Array (FPGA). Maquinas a fluxo de dados são computadores programáveis, cujo hardware é otimizado para computação paralela de granularidade fina dirigida por dados. Em outras palavras, a execução de programas é determinado pela disponibilidade dos dados, assim, o paralelismo é intrínseco neste sistema. Por outro lado, com o avanço da tecnologia da microeletrônica, o FPGA tem sido utilizado principalmente devido a sua flexibilidade, facilidade para implementar sistemas complexos e paralelismo intrínseco. Um dos desafios é criar ferramentas para programadores que usam linguagem de alto nível (HLL), como a linguagem C, e produzir hardware diretamente. Essas ferramentas devem usar a máxima experiência dos programadores, o paralelismo das arquiteturas a fluxo de dados dinâmica, a flexibilidade e o paralelismo do FPGA, para produzir um hardware eficiente, otimizado para alto desempenho e baixo consumo de energia. O projeto ChipCflow é uma ferramenta que converte os programas de aplicação escritos em linguagem C para a linguagem VHDL, baseado na arquitetura a fluxo de dados dinâmica. O principal objetivo dessa tese é definir e implementar os operadores do ChipCflow, usando a arquitetura a fluxo de dados dinâmica em FPGA. Esses operadores usam tagged tokens para identificar dados, com base em instâncias de operadores. A implementação dos operadores e das instâncias usam um modelo de implementação assíncrono em FPGA para obter maior velocidade e menor consumo / Due to the complexity of applications, the growing demand for both systems using millions of transistors and consecutive complex hardware, tools that convert C into a Hardware Description Language (HDL), as VHDL and Verilog, have been developed. In this context this thesis presents the ChipCflow project, which uses dataflow architecture to implement high-performance logics in Field Programmable Gate Array (FPGA). Dataflow machines are programmable computers whose hardware is optimized for fine-grain data-flow parallel computation. In other words the execution of programs is determined by data availability, thus parallelism is intrinsic in these systems. On the other hand, with the advance of technology of microelectronics, the FPGA has been used mainly because of its flexibility, facilities to implement complex systems and intrinsic parallelism. One of the challenges is to create tools for programmers who use HLL (High Level Language), such as C language, producing hardware directly. These tools should use the utmost experience of the programmers, the parallelism of dynamic dataflow architecture and the flexibility and parallelism of FPGA to produce efficient hardware optimized for high performance and lower power consumption. The ChipCflow project is a tool that converts application programs written in C language into VHDL, based on the dynamic dataflow architecture. The main goal in this thesis is to define and implement the operators of ChipCflow using dynamic dataflow architecture in FPGA. These operators use tagged tokens to identify data based on instances of operators and their implementation and instances use an asynchronous implementation model in FPGA to achieve faster speed and lower consumption

Devido à complexidade das aplicações, a demanda crescente por sistemas que usam milhões de transistores e hardware complexo; tem sido desenvolvidas ferramentas que convertem C em Linguagem de Descrição de Hardware, tais como VHDL e Verilog. Neste contexto, esta tese apresenta o projeto ChipCflow, o qual usa arquitetura a fluxo de dados, para implementar lógica de alto desempenho em Field Programmable Gate Array (FPGA). Maquinas a fluxo de dados são computadores programáveis, cujo hardware é otimizado para computação paralela de granularidade fina dirigida por dados. Em outras palavras, a execução de programas é determinado pela disponibilidade dos dados, assim, o paralelismo é intrínseco neste sistema. Por outro lado, com o avanço da tecnologia da microeletrônica, o FPGA tem sido utilizado principalmente devido a sua flexibilidade, facilidade para implementar sistemas complexos e paralelismo intrínseco. Um dos desafios é criar ferramentas para programadores que usam linguagem de alto nível (HLL), como a linguagem C, e produzir hardware diretamente. Essas ferramentas devem usar a máxima experiência dos programadores, o paralelismo das arquiteturas a fluxo de dados dinâmica, a flexibilidade e o paralelismo do FPGA, para produzir um hardware eficiente, otimizado para alto desempenho e baixo consumo de energia. O projeto ChipCflow é uma ferramenta que converte os programas de aplicação escritos em linguagem C para a linguagem VHDL, baseado na arquitetura a fluxo de dados dinâmica. O principal objetivo dessa tese é definir e implementar os operadores do ChipCflow, usando a arquitetura a fluxo de dados dinâmica em FPGA. Esses operadores usam tagged tokens para identificar dados, com base em instâncias de operadores. A implementação dos operadores e das instâncias usam um modelo de implementação assíncrono em FPGA para obter maior velocidade e menor consumo / Due to the complexity of applications, the growing demand for both systems using millions of transistors and consecutive complex hardware, tools that convert C into a Hardware Description Language (HDL), as VHDL and Verilog, have been developed. In this context this thesis presents the ChipCflow project, which uses dataflow architecture to implement high-performance logics in Field Programmable Gate Array (FPGA). Dataflow machines are programmable computers whose hardware is optimized for fine-grain data-flow parallel computation. In other words the execution of programs is determined by data availability, thus parallelism is intrinsic in these systems. On the other hand, with the advance of technology of microelectronics, the FPGA has been used mainly because of its flexibility, facilities to implement complex systems and intrinsic parallelism. One of the challenges is to create tools for programmers who use HLL (High Level Language), such as C language, producing hardware directly. These tools should use the utmost experience of the programmers, the parallelism of dynamic dataflow architecture and the flexibility and parallelism of FPGA to produce efficient hardware optimized for high performance and lower power consumption. The ChipCflow project is a tool that converts application programs written in C language into VHDL, based on the dynamic dataflow architecture. The main goal in this thesis is to define and implement the operators of ChipCflow using dynamic dataflow architecture in FPGA. These operators use tagged tokens to identify data based on instances of operators and their implementation and instances use an asynchronous implementation model in FPGA to achieve faster speed and lower consumption