PC Magazin DOS - Xputer Lab Kaiserslautern

TECHNOLOGIE-REPORTBefehls-SequenzerProgrammaSpeicherfestverdrahteteALUDatenMinute sagen könnte, was ichgetan habe, dann wäre das sichernicht den Nobelpreiswert.“ Also, krempeln wir dieÄrmel hoch und versuchen zuverstehen, was Xputer so einzigartigmacht.Da ist, neben dem Daten-Sequenzer,auch noch eine „reconfigurable“Arithmetic LogicUnit (rALU, Bild 1). Sie kann,im Unterschied zu den festverdrahtetenALUs herkömmlicherCPUs, zur Laufzeit programmiertwerden: eine softe Hardware,sozusagen. Ihre Bausteinesind – wie Hartenstein sienennt – „reconfigurable“ ApplicationSpecific Integrated Circuits,zu denen die Field ProgrammableGate Arrays (FPGA)ebenso zählen wie andere ProgrammableLogic Devices(PLD). Für die Möglichkeit, dieHardware umprogrammierenzu können, ist leider ein heutenoch hoher Preis zu entrichten:Die softe Hardware verbrauchtmehr Silizium als diefestverdrahtete. Folge: Sowohldie Kosten als auch der Energieverbrauchder Chips steigen.Daten-SequenzerDaten-SpeicherXputer im InternetrekonfigurierbareALUBild 1. Unterschiede zwischen Computern (a) und Xputern (b): Sowohl die ALU alsauch der Sequenzer spiegeln die jeweiligen Paradigmen wider.Aber: Bei der nach der Jahrtausendwendezu erwartenden0,1-Mikron-Technologie spieltdas vielleicht gar keine Rollemehr. Höchste Zeit also, dasneue Computerparadigma unterdie Leute zu bringen. „Wirbrauchen eine Generalmobilmachungdes Technik-Bewußtseins“,sagt Hartenstein undhat dabei nicht nur seine Xputerim Blick, wie er im Interview„Made in Germany – daist der Wurm drin“ erklärt.Xputer verfügen über eine Reihevon Feldregistern, die Scan-Fenster oder Scan Cache genanntwerden (Bild 2). Sie sindgrößenverstellbar und könnenwie ein adressierbares Fensterüber den zweidimensionalenDatenspeicher gelegt werden.Der Scan Cache wird entlangeines Pfades über den Datenspeicherbewegt, der Scan-Musteroder Scan Pattern heißt(Bild 3). Den Datenaustauschzwischen Scan Cache und Datenspeicherregelt ein Daten-Sequenzer, der ein festverdrahtetesRepertoire von Daten-Adreßfolgen bereitstellt.Homepage, englisch http://xputers.informatik.uni-kl.deHomepage, deutsch http://xputers.informatik.uni-kl.de/index_d.htmlHomepage für langsame Verbindungen http://xputers.informatik.unikl.de/index_low_speed.htmlMitarbeiter, englisch http://xputers.informatik.uni-kl.de/staff/staff.htmlMitarbeiter, deutsch http://xputers.informatik.uni-kl.de/staff/staff_dt.htmlForschungsarbeit der Arbeitsgruppe http://xputers.informatik.unikl.de/index_academic.htmlXputer http://xputers.informatik.uni-kl.de/xputer/index_xputer.htmlXputer-Animationen http://xputers.informatik.unikl.de/xputer/intro_to_xputers.htmlFAQ http://xputers.informatik.uni-kl.de/FAQ-Pages/FAQaFQA.htmlHardware/Software Co-Design http://xputers.informatik.uni-kl.de/CoDe-X/index_codex.htmlMoPL-3 http://xputers.informatik.uni-kl.de/~wolfgang/index.htmlVLSI-CAD-Gruppe http://xputers.informatik.uni-kl.de/vlsi/index_vlsi_cad.htmlbEin einfaches Beispiel demonstriertdas Zusammenspiel derKomponenten. Bild 4a beschreibteinen Algorithmus,wie er in einer Hochspracheformuliert sein könnte. Bild 4bzeigt den dazugehörigen Datenabhängigkeitsgraphen,aus demder Compiler (Xpiler) eineSpeicherkartierung ableitet(Bild 4c). Er spezifiziert Scan-Cache-Format und rALU-Teilnetze(Bild 4d), die sich wieVerbundoperatoren über dasaktive Scan-Fenster legen.Schließlich legt der Xpiler auchdas Scan Pattern fest (Bild 4e).Am Ende des Scan PatternDaten-Sequenzerr-ALU-Daten-SpeicherScan CacheScan CacheScan CacheScan Cachesteht eine Markette, ein sogenanntesTagged Control Word(TCW). Es ist als einzige Anleihean Neumann unverzichtbar.Als „klassische“ Kontrollmechanismensind nur bedingteVerzweigungen nötig, denn derXpiler kennt noch andere unkonventionelleEntscheidungsmechanismen– keine Befehle,sondern Verbundoperatoren,Scan Caches oder Scan Patterns.Da TCWs nur sehr seltenvorkommen, übertrifft die Datenkomponenteden Kontrollflußbei weitem. Der großeVorteil gegenüber der von-Neumann-Architektur:Der Compi-Rest-KontrolleTeilnetzTeilnetzBild 2. Datenaustausch zwischen Scan Cache und Datenspeicher: Der Daten-Sequenzer stellt ein festverdrahtetes, aber hoch parametrisiertes Repertoire vonDaten-Adreßfolgen bereit./* assuming rALU configuration has been declared and set up */Array PixMap [1:8, 1:8, 15:0];ScanPattern EastScan is 1 step [1, 0],SouthScan is 1 step [-1, 1],SouthWestScan is 7 steps [-1, 1],NorthEastScan is 7 steps [1, -1],UpLzigzagScan isbeginwhile ( @ [