С.С. Шевелев1, Е.А. Титенко2

1,2 ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет» (г. Курск, Россия)

1 schewelew@mail.ru; 2 johntit@mail.ru

Постановка проблемы. Реконфигурируемая модульная система включает в себя арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и систему коммутаций для выполнения арифметических и логических операций, а также для решения задач в системе символьной обработки информации. Специализированные модули, применяемые в вычислительной системе, используются при построении параллельных ветвей в вычислениях, которые выражают функциональную специализацию устройств.

Цель. Представить вычислительную систему с перестраиваемой структурой на основе микропроцессорных модулей, реализующих обработку строк символов, а также логические и числовые операции.

Результаты. Разработаны арифметико-символьный процессор, специализированные вычислительные модули и системы коммутаций, реализующих вычислительную асинхронную модульную систему. Приведено программное обеспечение моделирования работы арифметико-символьного процессора, специализированных вычислительных модулей и систем коммутаций. Построен информационный граф вычислительной системы с перестраиваемой структурой. Предложены структурные и функциональные схемы, а также алгоритмы, реализующие построение специализированных модулей для выполнения арифметических, логических и поисковых операций, а также функций замены вхождений в обрабатываемых словах.

Практическая значимость. Реконфигурируемые вычислительные системы на базе программируемых логических интегральных схем могут быть использованы для решения сложных крупномасштабных задач, решение которых на традиционных многопроцессорных системах или требует значительного времени, или невозможно.

Шевелев С.С., Титенко Е.А. Специализированные модули вычислительной системы с перестраиваемой структурой // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 1. С. 149−164. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202501-14

1. Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. 520 с.
2. Гузик В.Ф., Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы. Таганрог: Южный федеральный ун-т. 2016. 472 с.
3. Патент 2453910 (РФ) № 2009113184/08. Вычислительная открытая развиваемая асинхронная модульная система ВОРАМС. / Шевелев С.С; заявл. 08.04.2009; опубл. 20.06.2012, Бюл. № 17. 81 с.
4. Патент 2739343 (РФ) № 2020129326. Устройство поразрядного вычисления логических и арифметических операций. / Шевелев С.С; заявл. 04.09.2020; опубл. 23.12.2020, Бюл. № 36.
5. Замятина О.М. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Моделирование сетей. М.: Изд-во «Юрайт». 2024. 167 с.
6. Старков В.В. Архитектура персонального компьютера. Организация, устройство, работа. М.: Горячая линия - Телеком. 2022. 538 c.
7. Волкова В.Н. Моделирование систем и процессов. М.: Изд-во «Юрайт». 2024. 510 с.
8. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Моделирование информационных систем. М.: Радиотехника. 2022. 368 c.
9. Смолов В.Б. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. М.: Радио и связь. 2022. 28 c.
10. Shevelev S.S. Parallel-sequential adder-subtractor with the highest digits forward on neurons // Neurocomputers. 2021. V. 23. № 3. Р. 5−14. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998554-202103-01.
11. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Развитие отечественных многокристалльных реконфигурируемых вычислительных систем: от воздушного к жидкостному охлаждению // Труды СПИИРАН. 2017. № 1. С. 27−39.
12. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. М.: «Книга по Требованию». 2022. 560 c.
13. Shevelev S.S. Device for calculating logical and arithmetic operations // Programmnaya Ingeneria. 2021. V. 12. № 7. Р. 350-357. DOI: 10.17587/prin.12.350-357.
14. Lopin V.N., Kobelev N.S., Avdyakov D.V., Rozhdestvenskaya T.S., Kobelev V.N., Shevelev S.S. The system of automated monitoring information protection for testing electronic devices in a climatic cell // Telecommunications and Radio Engineering. 2012. V. 71.
    P. 539–545. 
15. Кожаринов А.С., Кириченко Ю.А., Афанасьев И.В., Власов А.И., Лабуз Н.П. Методы анализа когнитивных искажений и концепция автоматизированной интеллектуальной системы их детектирования // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2022. T. 24. № 4. С. 39-74. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j19998554-202204-04.
16. Петров А.А., Черномордов С.В., Кабанов М.А. Анализ инструментального обеспечения гетерогенных вычислений с применением нейросетевого моделирования // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2023. T. 25. № 2. С. 21-29. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998554-202302-02.
17. Соловьёв В.А, Азимов Э.И, Юлдашев М.Н. Современные технологии увеличения вычислительной мощности микропроцессоров // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2022. T. 24. № 1. С. 53-64. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998554-202201-05.
18. Соловьев В.В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. М.: Горячая линия – Телеком. 2007. 636 с.
19. Жумажанова С.С., Алексеенко Н.А., Шевелева Е.В. Применяемые методы и алгоритмы для технологии «цифровых двойников» в персонализированной медицине // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2023. T. 25. № 3. С. 41-55. DOI: https://doi.org/10.18127/j1999 8554-202303-03.
20. Архангельский А.А. Нейрокомпьютерные системы. СПб: СПбГУТ. 2007. 243 с.
21. Кирсанов Э.Ю. Цифровые нейрокомпьютеры: Архитектура и схемотехника / Под ред. А.И. Галушкина. Казань: Казанский гос. ун-т. 1995. 131 с.
22. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры. Ростов н/Д: Изд-во «ЮНЦ» РАН. 2008. 320 с.