![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Entry tags:
Асинхронные FPGA и позитронный мозг
Такое ощущение, что грядёт тихая революция в области цифровой логики: переход на асинхронный дизайн. Любопытный, но малоизвестный факт: в 2012 году Интел предоставил стартапу Achronix свои заводы для производства асинхронных FPGA-чипов.
Есть несколько методологий асинхронного дизайна. Одна из них, под названием Null Convention Logic (сокращённо NCL), в качестве базового элемента использует так называемый пороговый вентиль. Обозначается он так:
Как и традиционный логический вентиль типа И или ИЛИ, он имеет несколько входов, один выход и, возможно, инверсию выхода. Кроме того, у него есть параметр M - порог срабатывания. К примеру, вентиль с порогом 2 переходит в активное состояние, когда как минимум два входа активны. В неактивное состояние пороговый вентиль переходит, когда все входы неактивны. Заметьте: вентиль с порогом M>1 обладает гистерезисом. Пока количество активных входов меньше порога, он сохраняет предыдущее состояние.
Из таких вентилей, применяя dual-rail протокол, можно строить цифровые логические схемы произвольной сложности. Например, так выглядит однобитный полный сумматор:
Для сравнения, полный сумматор на традиционной логике:
А теперь самое интересное. Знаете ли вы, как устроен нейрон, элементарный кирпичик нервной системы и мозга? Он имеет несколько отростков-дендритов (входов) и один аксон (выход). Для возбуждения нейрона нужно раздражение от нескольких дендритов (порог). Очень похоже на NCL-вентиль, не так ли?
Представьте, что через некоторое время, усилиями биохимиков и генетиков, можно будет выращивать "живые" нейронные сети заданной конфигурации. Если вы помните, в известной новелле Азимова про три закона робототехники, всё начиналось с изобретения позитронного мозга. Возможно, не так долго осталось ждать.
До сих пор разработка асинхронных логических схем осложнялась отсутствием возможности прототипирования и отладки их с использованием FPGA. Чипы Achronix могут поправить ситуацию.
Есть несколько методологий асинхронного дизайна. Одна из них, под названием Null Convention Logic (сокращённо NCL), в качестве базового элемента использует так называемый пороговый вентиль. Обозначается он так:
Как и традиционный логический вентиль типа И или ИЛИ, он имеет несколько входов, один выход и, возможно, инверсию выхода. Кроме того, у него есть параметр M - порог срабатывания. К примеру, вентиль с порогом 2 переходит в активное состояние, когда как минимум два входа активны. В неактивное состояние пороговый вентиль переходит, когда все входы неактивны. Заметьте: вентиль с порогом M>1 обладает гистерезисом. Пока количество активных входов меньше порога, он сохраняет предыдущее состояние.
Из таких вентилей, применяя dual-rail протокол, можно строить цифровые логические схемы произвольной сложности. Например, так выглядит однобитный полный сумматор:
Для сравнения, полный сумматор на традиционной логике:
А теперь самое интересное. Знаете ли вы, как устроен нейрон, элементарный кирпичик нервной системы и мозга? Он имеет несколько отростков-дендритов (входов) и один аксон (выход). Для возбуждения нейрона нужно раздражение от нескольких дендритов (порог). Очень похоже на NCL-вентиль, не так ли?
Представьте, что через некоторое время, усилиями биохимиков и генетиков, можно будет выращивать "живые" нейронные сети заданной конфигурации. Если вы помните, в известной новелле Азимова про три закона робототехники, всё начиналось с изобретения позитронного мозга. Возможно, не так долго осталось ждать.
До сих пор разработка асинхронных логических схем осложнялась отсутствием возможности прототипирования и отладки их с использованием FPGA. Чипы Achronix могут поправить ситуацию.
no subject
no subject
Например чтобы передать целое число в диапазоне до миллиарда, в dual-rail логике нужно 60 проводов:
log(1000000000)/log(2)*2 = 59.8
В 3-rail логике достаточно 57 проводов:
log(1000000000)/log(3)*3 = 56.6
no subject
no subject
no subject
no subject
no subject
no subject
https://users.soe.ucsc.edu/~scott/papers/NCL2.pdf
no subject
no subject
Да и на кремнии нынче как-то хреновато стало. Закон Мура больше не действует. Неспроста Интел взялся продвигать этот стартап.
NCL изобрели только в 2005 вроде. До этого были С-вентили Мюллера и dual-rail logic, смешанная с обычными регистрами и линиями задержки.
no subject
На первой странице там © 1997.
no subject
Я откопал ссылку на патент - вроде ещё раньше.
Karl M. Fant and Scott A. Brandt, NULL Convention Logic™ System, US patent 5,305,463
April 19, 1994.
Сколько в U.S. патент действителен?
Не пора ему протухнуть?
no subject
no subject
no subject
судя по виду сумматора, проводков в новом заметно больше
и это плохо влияет на энергопотребление.
no subject
no subject
а утечки разве не по проводкам идут?
no subject
no subject
no subject
https://youtu.be/RZQgxYSMIz0
no subject
Acronix кстати предлагает обычные синхронные ПЛИС, ну по крайней мере их можно купить и струменты поддерживают, а асинхронные (HP что-ли), для пеара у него, по-моему
no subject
Это неправда. См. диаграмму на стр. 19 (http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug474_7Series_CLB.pdf), выбор FF/latch конфигурируется битом, и так у Xilinx отродясь было.
no subject
да и в 7 Ксайлинсах
из 8 "элементов" только 4 могут быть ff/latch, я уже не говорю про LUT-ы, которые могут в сдвиговые регистры превращаться
причем экономят они не какие-то внутренние гейты слайса/le, а конфигурационный бит в образе. то есть настолько ненужными считают latch-и
no subject
А нейроны интересны тем, что они растут сами. То есть, важна переконфигурация схемы во время обучения.
no subject
no subject
Насколько помню, наиболее выгодная схема деления - это сочетание элементов с двумя и тремя состояниями. Можно будет перейти на двенадцатеричную систему.
no subject
Back to Babylon!!!
no subject
Аналоговые манипуляции мышкой преобразуются в аналоговое свечение пикселей на экране.
no subject
no subject
no subject
На этом основаны оптические иллюзии.
no subject
Мне больше интересно про то, почему в мозгах от 4-х до 9-ти регистров. Вы что-то буркнули в прошлый раз про 2-3 дерево, но я, хоть убей, не понимаю, как получается 4-9.
Это слои 2-3 дерева с 1-го по 3-ий? Но тогда второй слой - это уже 3 узла, а 3-ий - до 9-ти. Или это просто третий слой, который тогда может иметь от 4-х до 9-ти узлов?
no subject
* / \ * * /\ /\ * * * * * / | \ / | \ / | \ * * * /|\ /|\ /|\ * * * * * * * * *И это не слои, а деревья в сети. Насколько понимаю, любая точка может иметь контакты с иерархией в другом дереве.
И деление - это вывод из синергетики. Что там в голове - будет намного сложнее.
no subject
no subject
Я тут задумываюсь, нельзя ли организовать устойчивые логические процессы в газообразной среде.
В смысле, возможна ли жизнь в магнитосфере Солнца, к примеру, или в "пузырях" на границе гелиосферы.
http://www.gazeta.ru/science/2011/06/17_a_3664677.shtml
no subject
Вопрос по ПЛИС - там можно соединять любой вентиль с любым вентилем?
no subject
no subject