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Diseño RTL: matrices sistólicas

Construye una matriz parametrizable de multiplicación de matrices a partir de aritmética MAC con signo, desfase de entradas y elementos de procesamiento; después verifica la división en bloques, el control de flujo y el comportamiento exacto flanco a flanco.

Multiplicación de matricesMACFlujo de datos
Mi aprendizaje

Qué aprenderás

  • Asociar los índices matriciales y los productos escalares a elementos de procesamiento
  • Elegir las anchuras del producto con signo, del acumulador y de la salida de punto fijo
  • Planificar matrices 2×2 y N×N con salida estacionaria y entradas desfasadas
  • Especificar valid, etiquetas, detenciones y reinicio con un contrato exacto de flancos
  • Verificar los límites de los bloques, el ancho de banda y el proyecto final mediante un marcador de referencia

Antes de empezar

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Programa

  1. Matrices y contratos aritméticos
    • Asocia productos escalares a elementos de procesamientoConcepto

      Separa los índices de fila, columna y reducción y calcula una pequeña matriz de referencia.

    • Productos con signo y anchura del acumuladorConcepto

      Deduce la anchura del acumulador a partir del intervalo de operandos del peor caso.

    • Política de salida de punto fijoConcepto

      Separa la escala de entrada, el redondeo negativo, la saturación y el comportamiento modular.

    • Comprueba el contrato aritméticoEvaluación

      Elige la anchura del acumulador usando la longitud completa de la reducción.

  2. Elementos de procesamiento y tokens válidos
    • El contrato en un flanco ascendenteConcepto

      Fija la numeración de flancos, el reenvío registrado, la acumulación y la prioridad de inicialización.

    • Práctica: elemento de procesamiento MAC con signoPráctica

      Usa un modelo independiente para comprobar operandos válidos, detenciones y borrado.

    • Indicadores de validez, etiquetas y vaciadoConcepto

      Distingue el cero numérico, las burbujas y los tokens de otro trabajo.

    • Comprueba el control del elemento de procesamientoEvaluación

      Identifica el estado que debe conservarse durante una pausa.

  3. Matrices y planificación de entradas
    • Salida estacionaria y otros flujos de datosConcepto

      Compara almacenamiento y transporte identificando qué permanece en el PE.

    • Práctica: matriz 2×2 con entradas desfasadasPráctica

      Modela retardos de reenvío de un flanco y comprueba todos los acumuladores intermedios.

    • Escala a N×N y cuenta los flancos de finalizaciónConcepto

      Parametriza el tamaño espacial N por separado de la longitud de reducción K.

    • Comprueba la planificación y la finalizaciónEvaluación

      Distingue la inyección final de la disponibilidad del resultado final.

  4. Bloques, ancho de banda y control de flujo
    • División en bloques y relleno de bordesConcepto

      Asocia matrices mayores a una cuadrícula menor y gestiona el relleno con ceros y las máscaras de salida.

    • Ancho de banda y utilización útilConcepto

      Separa la capacidad MAC máxima de los costes de llenado, drenaje, relleno y memoria.

    • Práctica: contrapresión y reinicioPráctica

      Ejecuta una pausa global, la retención de resultados y el reinicio de un trabajo interrumpido.

    • Comprueba el relleno y el ancho de bandaEvaluación

      Distingue la validez del operando de la validez de la dirección de resultado.

  5. Verificación y proyecto final
    • Marcadores de referencia e invariantesConcepto

      Comprueba términos, etiquetas, flancos y transferencias de salida además de la matriz final.

    • Diseña pruebas de signo y de límitesConcepto

      Combina límites aritméticos, de dimensiones y de control más allá de un único ejemplo favorable.

    • Proyecto final: modelo de verificación N×N por bloquesPráctica

      Combina N y K arbitrarios con relleno y pausas y compara con una referencia independiente.

    • Revisión de integración RTL y extensionesConcepto

      Conecta el modelo didáctico con interfaces RTL y pruebas de verificación.

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