Базис реализации супер-ЭВМ эксафлопсного класса

Статья посвящена выбору схемотехнического базиса реализации микропроцессоров и коммуникационных сред супер-ЭВМ эксафлопсного класса. Проведен сравнительный анализ характеристик цифровых устройств различной сложности, реализованных в синхронном (С) и самосинхронном (СС, self-timed) базисе. Подтверждены основные преимущества СС-схем по сравнению с синхронными аналогами: отсутствие гонок, максимально возможный диапазон работоспособности, высокое быстродействие, относительно низкая мощность потребления. В результате перехода от синхронной к квазисамосинхронной и самосинхронной реализации зона работоспособности устройства расширяется независимо от его сложности. В наибольшей степени эти преимущества проявляются при использовании СС-схем для проектирования надежной цифровой аппаратуры. Рассмотрены различные методологии проектирования СС-схем. Проведен сравнительный анализ реализации СС-схем в обобщенном базисе схем, нечувствительных к задержкам, развиваемом авторами, и в базисе NCL (NULL Convention Logic) схем. Показано, что предлагаемый базис обеспечивает получение схем с лучшими параметрами по быстродействию, аппаратным затратам и энергопотреблению при проектировании типовых цифровых устройств, составляющих основу для построения современных вычислительных систем и комплексов.