УДК 681.327.2:004.382
DOI: 10.36871/ 26189976.2026.06.002

Авторы

Станислав Валерьевич Куровский,
Руководитель научно-исследовательского подразделения, Высшая Школа Образования, Москва, Россия
Денис Александрович Мишин,
Руководитель редакционно-издательского отдела, Высшая Школа Образования, Москва, Россия
Александр Сергеевич Пушко,
Специалист института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия

Аннотация

Цель исследования – разработка и систематизация архитектурно-аппаратных методов оптимизации межкристальных взаимодействий, трансформирующих физическую дискретность многокристальных программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) в детерминированные вычислительные элементы с временной определенностью. Основные результаты исследования: проанализирована взаимосвязь топологических параметров кремниевого интерпозера и формирования критических путей на сверхдлинных линиях связи (SLL); оценено влияние стохастической природы алгоритмов плоской трассировки на инерционность процесса закрытия временных ограничений в сверхбольших цифровых системах; выявлен структурный диссонанс между требованиями жесткого реального времени аппаратных контроллеров и непредсказуемостью задержек при пересечении границ суперлогических регионов (SLR); разработана авторская методология внеконтекстного иерархического проектирования, связывающая механизмы жесткого пространственного закрепления (Pblock) с алгоритмами нисходящего бюджетирования времени и изоляцией паразитных емкостей; предложен принцип инкрементального управления контрольными точками дизайна (DCP) с фиксацией допущений относительно внешних тактовых доменов и межмодульных интерфейсов; обоснована архитектурная модель эмпирической стабилизации топологии вычислительного узла и сценарного моделирования задержек посредством виртуальных тактовых сигналов. В заключение был сделан вывод о том, что временная определенность вычислительных систем на базе многокристальных ПЛИС в современных условиях определяется степенью структурной изоляции высокоскоростных интерфейсов от межкристальных переходов и адаптивностью скриптовой среды автоматизации к итеративным модификациям глобального нетлиста. Выявлено, что эффективность превентивных мер по устранению временных конфликтов зависит от способности инженеров координировать процессы нисходящего генерирования ограничений, минимизировать вычислительные издержки инкрементальной перетрассировки и внедрить механизмы, локализирующие критические пути до их трансформации в аппаратные сбои. Предложенный в исследовании подход к пространственно-временной идентификации и изоляции вычислительных кластеров развивает методологический аппарат проектирования реконфигурируемых систем, а разработанная инфраструктура автоматизированной сборки и матрица временных бюджетов будут способствовать формированию доказательной базы для принятия инженерных решений при создании электроники для наукоемких физических установок.

Ключевые слова

многокристальная программируемая
логическая интегральная схема
кремниевый интерпозер
суперлогический регион
сверхдлинные линии связи
временная определенность
внеконтекстная реализация
иерархическое проектирование
бюджетирование времени
инкрементальная компиляция
аппаратный контроллер

Список литературы

[1] Бурцев В.А. Цифровые платформы как драйвер региональной экономической трансформации: UX-подход в логике кластерного развития // Управленческий учет. – 2025. – № 4. – С. 54–62. EDN: UZUOEI.

[2] Бурцев В.А. Интеграция автоматизированных модулей в цифровые бизнес-системы как инструмент повышения финансового контроля в малом и среднем бизнесе // Экономика и предпринимательство. – 2025. – № 7(180). – С. 807–813. DOI: 10.34925/ EIP.2025.180.7.141. EDN: JFFFHI.

[3] Нуриев М.Г., Лаптева М.Г., Космынин В.А. Система кодирования и передачи текстовых сообщений с использованием программируемых логических интегральных схем // Международный научно-исследовательский журнал. – 2025. – № 8 (158).

[4] Богословский А.В., Разиньков С.Н., Сёмка Э.В., Буслаев А.Б. Применение программируемых логических интегральных схем в системах многоканальной цифровой обработки сигналов спутниковой навигации // Вестник кибернетики. – 2023. – Т. 22, № 2. – С. 13–20.

[5] Харисов Р.А. Разработка научных основ экспресс-методов расчета характеристик прочностной безопасности оболочковых элементов трубопроводных систем в водородсодержащих рабочих средах : дис. … д-ра техн. наук : 05.26.03. – Уфа, 2015. – 228 с. EDN: VEBFJH.

[6] Харисов Р.А. Разработка научных основ экспресс-методов расчета характеристик прочностной безопасности оболочковых элементов трубопроводных систем в водородсодержащих рабочих средах : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.26.03. – Уфа, 2015. – 22 с. EDN: ZPWYIZ.

[7] Тарасов И.Е., Потехин Д.С., Платонова О.В. Перспективы применения софт-процессоров в системах на кристалле на базе программируемых логических интегральных схем // Russian Technological Journal. – 2022. – Т. 10, № 3. – С. 24–33.

[8] Тюрин С.Ф., Советов С.И. Логический элемент программируемых логических интегральных схем FPGA, вычисляющий функцию одновременно с дешифрацией входных переменных // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2024. – № 50. – С. 216–234.

[9] Тюрин С.Ф., Советов С.И., Степченков Ю.А., Дьяченко Ю.Г. Новый подход к реализации логических функций в программируемых логических интегральных схемах // Системы и средства информатики. – 2024. – Т. 34, № 4. – С. 3–15.

[10] Ушенина И.В. Последовательно-параллельная архитектура для реализации на программируемых логических интегральных схемах нейронных сетей, обучаемых в реальном времени по алгоритму обратного распространения ошибки // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2026. – Т. 26, № 2. – С. 357–366.

[11] Жигулин В.А., Пешков И.В., Фортунова Н.А. Реализация программно-определяемого радиоприемника на базе программируемых логических интегральных схем // ОгарёвOnline. – 2022. – № 13 (182). – С. 4.

[12] Шевелев С.С., Борзов Д.Б., Добрица В.П. Реконфигурируемые вычислительные системы на базе программируемых логических интегральных схем для решения крупномасштабных сложных задач // Труды МАИ. – 2024. – № 138. – С. 16.

[13] Блюдов А.А., Волков Е.А., Иванов Ю.В., Пронин Г.Ю. Ускорение вычисления CRC в устройствах на базе программируемых логических интегральных схем // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2025. – Т. 22, № 1. – С. 179–185.

[14] Бакшун Д.И., Тарасов С.П., Турулин И. Методика реализации на программируемых логических интегральных схемах управляемого рекурсивного фильтра с конечной импульсной характеристикой на примере аппроксимации окна Ханна // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2025. – № 1 (243). – С. 263–269.

[15] Мартышкин А.И. Реализация узлов на программируемых логических интегральных схемах реконфигурируемой вычислительной системы // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. – 2023. – № 85. – С. 36–43.

[16] Тарасов И.Е., Советов П.Н., Люлява Д.В., Дуксин Н.А. Управление топологическими ограничениями при реализации конвейерных вычислительных структур на базе программируемых логических интегральных схем // Russian Technological Journal. – 2025. – Т. 13, № 3. – С. 44–53.

[17] Тюрин С.Ф., Васенин И.А., Степченков Ю.А., Дьяченко Ю.Г. Комбинированное кодирование в элементах программируемых логических интегральных схем // Системы и средства информатики. – 2025. – Т. 35, № 2. – С. 3–16.

[18] Шерстюков С.А., Печников С.С., Анисимов С.Л., Шаталов Н.С. Реализация формирователя функциональных составляющих на базе программируемых интегральных схем // Вестник Воронежского института МВД России. – 2022. – № 3. – С. 150–159.

[19] Чумычкин В.А., Галанина Н.А. Разработка алгоритма быстрого преобразования Фурье в системе счисления в остаточных классах для реализации на программируемых логических интегральных схемах // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». – 2025. – № 2 (50). – С. 54–62.