31 Juli 2010

Implementation And Research On EHW-Based Digital Chip Using Handel-C Language

Qian-sheng Fang, Yi Yang, Wan-li Chen dan Li-jun Wang sebagai peniliti dan aktivis di teknik elektro dan teknologi informasi Anhui Institute of Architecture and Industry, Hefei, China mempunyai gagasan mengenai implementasi dan penelitian pada Envolvable Hardware (EHW) dalam mendesain digital chip dengan menggunakan bahasa handel-C.

Pada teknologi sebelumnya, hal tersebut telah dilakukan dengan menggunakan Electronic Design Automation (EDA) untuk mendesain sebuah digital chip. Tetapi dengan memakai teknik tersebut mempunyai banyak sekali kesulitan seperti ketidaksanggupan untuk memperbaiki secara otomatis jika hardware tidak berfungsi dengan baik, kekurangan kemampuan dalam beradaptasi dan lain sebagainya. Namun dengan EHW dapat menyesuaikan diri dalam keadaan yang berbeda-beda dan mempertinggi performanya karena sanggup mengelola, beradaptasi dan memperbaiki sendiri. Dengan bahasa handel-C dapat mengeksekusi Field Programmable Gate Array (FPGA) sehingga implementasi hardware dapat diadakan dengan sempurna oleh sebuah software. Present paper memilih 6 multiplexer sebagai target circuit dan digital chip dengan fungsi yang telah dikembangkan telah berhasil diimplementasikan, sedangkan pendesainan digital chip dengan kemampuan memperbaiki secara otomatis telah dilakukan dan beberapa kunci masalah dalam implementasi masalah hardware telah dipecahkan.

EHW sendiri dapat diekspresikan EHW=EA+Hardware. EHW juga mempunyai 2 mode yaitu ekstrinsik EHW dan ekstrinsik EHW. Umumnya ektrinsik EHW menggunakan software simulasi untuk mempublikasikan dan mengevaluasi model dari objek circuit. Karena memakai software maka ekstrinsik EHW cocok untuk real-time aplikasi. Sedangkan intrinsik EHW dapat mengubah konfigurasi circuit secara online oleh chip yang telah dikembangkan dan mengevaluasi solusinya secara langsung.

Desain digital chip EHW dideskripsikan oleh bahasa pemrograman lanjut seperti C dan Matlab. Fungsi dapat didapatkan oleh kode yang dapat dengan mudah berintegrasi ke dalam seluruh sistem. Namun software ini mendesain metode hanya dapat disimulasikan, sehingga digunakanlah bahasa handle-C. Bahasa handle-C merupakan pekembangan dari ISO/ANSI-C programming langauge dan mempunyai kelebihan sebagai bahasa pemrograman untuk mendesain suatu hardware. Hal itu diwujudkan dalam beberapa aspek berikut:
1. Penggunaan rutin program dalam bahasa C
2. Modularisasi
3. Lebar data fleksibel
4. Universal memory architecture (ROM, RAM)
5. Interface
6. Foreseeable timing
7. Concurrence
8. Channel simulation

GA (Genetic Algorithm) merupakan anggota dasar dari EHW yang diimplementasikan oleh handle-C. Karena ada beberapa batas yang ada ketika GA digunakan untuk memecahkan masalah tentang EHW maka dilakukan adopsi terhadap GA yang cocok untuk implementasi EHW dan desain 6 multiplexer dalam PFGA.

GA didasarkan oleh bahasa handel-C mempunyai bagian-bagian yaitu encoding chromosome, generating initial population, the size of population, selection of fitness function, genetic operation dan terminated criterion. Encoding chromoshome merupakan peran yang sangat penting dlam evolusi hardware. The programmable logic unit of FPGA dalam Xilinx Virtex series melihat tabel dengan fungsi generator yang dapat mengimplementasikan fungsi logika. Tabel ditentukan oleh program yang telah dikonfigurasi yang menyimpannya dalam interior unit memory statis. Enam multiplexer mengandung 6 input dan 1 output sehingga panjang masing-masing chromosome 26=64 bits. Nilai fitness maksimal dari 6 multiplexer adalah 26=64. Pseudo Random Number Generator (PRNG) yang arsitekturnya merupakan dasar dari Cellular Generator (CA) menghasilkan Initial Population. Untuk memenuhi fungsi EHW target digital circuit dalam FPGA seharusnya primarily dipindah ke dalam akun ketika bahasa handel-C digunakan untuk implementasi GA. Jika ukuran populasi terlalu besar kemudian sumber FPGA ditempati oleh program maka EHW target digital circuit tidak bisa ditempati dalam FPGA. Untuk menghentikan GA secara tradisional adalah memilih generasi nomor yang belum dispesifikasi.

Langkah dari implementasi basic hardware yang pertama adalah optimal chromosom dibangkitkan dan dikonfiguraikan ke simulator. Kemudian di-compile oleh program handel-C ke dalam file *.edf. Oleh xilinx file tersebut di-compile lagi menjadi file *.bit yang selanjutnya file tersebut dikonfigurasikan ke PFGA.

Dalam paper tersebut disebutkan beberapa masalah yang dapat dipecahkan dalam proses implemantasi hardware yaitu:
1. Clock frequency
2. Pemilihan PRNG
3. Ukuran populasi dan genetic operation
4. Simulator
5. Deteksi Program

Karena kelebihan-kelebihan itulah membuat bahasa handel-C mengalami perkembangan yang cukup pesat dan dikembangkan terus sampai sekarang dalam pendesainan digital chip dengan teknik EHW.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Ayo kirim komentar, disini!!