Комплекс состоит из управляющего модуля на базе процессора LPC2148 и одного или нескольких вычислительных модулей, содержащих 40-ядерный процессор SEAforth40 (S40C18).
Плата вычислительного модуля содержит: сам процессор, SPI-память, аналоговые и цифровые порты ввода/вывода, разъемы для подключения плат расширения, например, плат памяти и плат, содержащих дополнительные интерфейсы.
Производительность одного ядра процессора - порядка 700-900 MIPS при уровне по-требления мощности 7-8мВт (условно 7-12 мкА на мегагерц тактовой частоты). Соответственно- максимальная мощность, рассеиваемая процессором при полной загрузке всех узлов - не более 250--400мВт. Суммарная производительность оценивается в 26000MIPS.
Процессор S40C18 имеет три АЦП и ЦАП, что позволяет реализовать три аналоговых порта ввода и три порта вывода. Аналоговые порты вывода работают в токовом режиме, а при подключении нагрузочных резисторов получается выход по напряжению.
Параллельные шины могут быть использованы как для подключения платы памяти, так и для организации связи с другими основными блоками - скорость обмена данными по-рядка 90Мслов/с (1 слово – 18 бит).
Высокоскоростные последовательные порты SERDES используются в основном при соединении процессорных модулей при наращивании количества процессоров в системе. Скорость через SERDES составляет около 400Мбит/с (20Мслов/с).
Свободные линии используются как линии ввода/вывода общего назначения, при этом время реакции на изменение уровня на линии составляет порядка 10-15нс., и процессор способен выдавать цифровой сигнал с частотой до 90МГц.
Управляющий модуль построен на контроллере LPC2148. Плата также содержит микросхему преобразователь уровней ST232 позволяющую подключаться к COM порту пер-сонального компьютера, содержит 40 настраиваемых линий ввода-вывода, 24 из которых совмещают несколько функций, таких как последовательные интерфейсы SPI, I2C, UART, аналоговые входы порта 0 микроконтроллера, остальные 16 - программируемые линии порта 1.
В качестве управляющей программы модуля используется форт-система для ARM процессоров - MPE PowerForth system. Наработанная система или необходимые в дальнейшем данные, находящиеся в оперативной памяти контроллера могут быть сохранены во внутренней flash памяти контроллера при помощи слов доступа к программированию «внутри приложения».
Управляющий модуль предназначен для программирования загрузочной spi-памяти, запуска или останова вычислительных модулей. Также он может быть использован для хранения и распространения исполнимого кода вычислительных модулей путем загрузки его через spi интерфейс или асинхронные линии. Взаимодействие с персональным компьютером возможно посредством USB или COM портов. Комплекс интегрируется со средой разработки VentureForth.
Основное назначение комплекса:
- отладочный комплекс для аппаратной поддержки блока лабораторных работ по кур-су «Многоядерные процессоры и их программирование»;
- потоковая цифровая обработка сигналов в реальном времени;
- аппаратная реализация нейронных сетей.
Команда разработчиков:
Александр Калачев - Алтайский государственный университет, к.ф.-м.н., ст. преп. -проект, монтаж, отладка;
Андрей Юраков - Алтайский банк Сбербанка России, старший инженер-программист - проект;
Алексей Семёнов – Алтайский государственный университет, физико-технический факультет, магистр 1 курса - монтаж.
