Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Újrakonfigurálható technológiák nagy teljesítményű alkalmazásai

    A tantárgy angol neve: High-performance Applications of Reconfigurable Technologies

    Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 31.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak, MSc képzés

    Programozható logikai eszközök alkalmazástechnikája mellékszakirány
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIM364 3 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Fehér Béla,
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Fehér Béla egyetemi docens

    Szántó Péter tanársegéd

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Digitális technika
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIMA15" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIMIMA15", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése AZ FPGA áramkörök alkalmazási területe az áramkörökkel elérhető extrém műveletvégző képességek következtében jelentősen kiszélesedett. A legnagyobb alkatrészek a többmillió rugalmasan konfigurálható elemi hardver erőforrásból kialakítható algoritmus specifikus időben és térben párhuzamos feldolgozó egység összegzett teljesítményének következtében a olyan megoldásokat is lehetővé tesznek, amelyek sokszor a szuperszámítógépekkel elérhető végrehajtási időnél is gyorsabbak. Az újrakonfigurálható hardver eszközök előnyei elsősorban a jól párhuzamosítható, alacsonyszintű keresési, szűrési, rendezési feladatok kapcsán használhatók ki. A rendelkezésre álló dedikált DSP modulok, a nagyszámú belső elosztott memóri blokk a digitális jel ill. képfeldolgozási algoritmusok megvalósítása során is extrém teljesítményt biztosít. 
    8. A tantárgy részletes tematikája

    A nagyteljesítményű számítástechnikai terület hagyományos megoldásai: párhuzamos zsuperszámítógépek, számítógép clusterek, grid megoldások. Fontosabb felhasználók köre: Kutatások, pénzügyi adatfeldolgozás, geofizikai számítások, bioinformatika, védelmi kutatások,

    Problémák: költség, megbízhatóság, teljesítmény igény, elhelyezés, hűtés. Alternatív megoldások: Multi core CPU, grafikus CPU, Cell processzor, ClearSpeed rendszer, FPGA alapú rendszer

    Alternatív programozási modellek keresése: a szoftver megoldás flexibilitásának kombinálása a hardver nagy teljesítőképességével az FPGA-ra alapuló számítási hálózatok alkalmazásval.

    Gyakorlat: Példa algorimusok FPGA gyorsítási módszereinek vizsgálata.

    Általános párhuzamosítási lehetőségek: végrahajtási idő, feldolgozási képesség, hatékonyság, granularitás. Az Amdahl törvény. A párhuzmaos és multi core programozási paradigma.

    Speciális gyorsítóeszközök áttekintése: A GPGPU általános jellemzői, műveletei támogatás, előnyök, hátrányok. A Cell processzors fontosabb tulajdonságai, a CBEA technológia alkalmazási feltételei.

    Az FPGA alapu újrakonfigurálható hardver eszközök. Az FPGA álatlános tulajdonságai, az SRAM a technológiájú eszközök jellemzői. Alapcellák és használatuk. Beépített blokkok: memóriák és DSP egységek. Nagysebességű I/O lehetőségek.

    Gyakorlat: Kép és jelfeldolgozási algoritmusok vizsgálata

    FPGA alkalmazások fejlesztési technológiája, HDL fejlesztés lépései. Időbeli és térbeli párhuzamosítások. Magasszintű algorimikus eszközök: Általános célú, jelfeldolgozási célú. C-alapú megoldások: Handel-C, Impulse-C, Mitrion-C, Catapult-C, C2H, stb.

    Nagygépes rendszerek áttekintése: Cray XD1, SGI RASC,

    Gyakorlat: Teszt algorimusok futtatása távoli hozzáféréssel

    Egyéb megoldások: DRC Computer, Nallatech, Xtremedata.

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és gyakorlat
    10. Követelmények A tárgyból szóbeli vizsgát tartunk. A vizsgára az jelentkezhet, aki az aláírást megszerezte. Az aláírás feltételei a következők: A félév során kiadott tervezési feladat elõírt színvonalú elkészítése.
    11. Pótlási lehetőségek

    A házi feladat a szorgalmi időszakban és a pótlási időszakban is beadható.

    12. Konzultációs lehetőségek Megbeszélés szerint
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Maya  Gokhale, Paul S. Graham : Reconfigurable Computing, Accelerating Computation with Field-Programmable Gate Arrays Springer,  ISBN-10 0-387-26105-2

    Előadások vázlatai a tárgy honlapján elérhetőek.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra10
    Felkészülés zárthelyire0
    Házi feladat elkészítése20
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Fehér Béla egyetemi docens, Szántó Péter tanársegéd
    Egyéb megjegyzések A tárgy angol neve: High Performance Applications of Reconfigurable Technologies