Rekonfigurovatelné výpočetní platformy

Práce se zabývá pokročilými technikami návrhu aplikačně specifických výpočetních systémů, které se snaží o optimalizaci často protichůdných kritérií kladených na jejich implementaci v rámci daném dostupnými technologiemi a společenskou poptávku. Autor se především zaměřil na výzkum, návrh a použití výpočetních platforem s programovatelným hardwarem při tvorbě inženýrských děl s důrazem na techniky souběžného návrhu hardware a software jak vestavěných systémů, tak komplexních vizuálních systémů. S ohledem na složitost a heterogenní podstatu dnešních výpočetních platforem a systémů je v práci prezentována snaha o jejich modelování na co nejvyšší úrovni abstrakce takovými výpočetními modely, které nejlépe zohledňují charakter dané úlohy a usnadňují tak její efektivní implementaci. Problematika je rozvedena s důrazem na modelování času a použití tzv. globálně asynchronních a lokálně synchronních obvodů. Dále je diskutována problematika souběžného návrhu hardware a software výpočetních systémů s ohledem na optimalizaci výsledného řešení s důrazem na snížení příkonu výsledného systému. Je též zmíněna důležitost specifikace a validace výsledného produktu. V práci je prezentována řada vysoce výkonných výpočetních platforem využívajících reprogramovatelný hardware (FPGA), které byly využity ve výzkumu, výuce a v komerčních aplikacích. Další oblastí, ve které autor aktivně pracoval a je v práci popsána, je tvorba komplexních vizuálních systémů pro dopravní a průmyslové aplikace s velkým společenským dopadem.

The presented work deals with advanced techniques for the design of application-specific computing systems, which are attempting to optimise contradictory criteria based on accessible technologies and social demand. The author's priority has been focused on the research, design and exploitation of computing platforms with programmable hardware during the creation of engineering tasks. a stress has been laid on the technique of collateral design of hardware and software of both embedded and complex visual systems. Because nowadays computational platforms are complex and heterogeneous the work presents a modelling attempt on high level of abstraction. The selected computational models should as much as possible take into account the character of a given task as well as its effective implementation. The problematic is detailed with the stress on time modelling and application of so called globally-asynchronous and locally synchronous circuits. Further to this a problematic of collateral design and hardware and software of computational systems with the view of optimisation of the final solution with the emphasis on reduction of power requirement of the resulting system is also discussed. The importance of the specification and validation of the final product has been mentioned as well. The work presents a number of high performance computational platforms based on reprogrammable hardware (FPGA). They have been used in the research, teaching and in many commercial applications. Further areas covered actively by the author and described in the work are development of complex visual systems for transport and industrial applications with large societal impact.