A framework for the Real-Time execution of cellular automata on reconfigurable logicA framework for the Real-Time execution of cellular automata on reconfigurable logicΠλαίσιο ανάπτυξης για πραγματικού χρόνου εκτέλεση κυψελωτών αυτομάτων σε αναδιατασσόμενη λογική Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2020-02-202020enCellular automata are discrete mathematical models discovered in the 1940s by John von Neumann and Stanislaw Ulam. They constitute a general paradigm for massively parallel computation. Through time, these powerful mathematical tools have been proven useful in a variety of scientific fields. In this thesis we propose a customizable parallel framework on reconfigurable logic which can be used to efficiently simulate weighted, large-neighborhood totalistic and outer-totalistic cellular automata in real time. Simulating cellular automata rules with large neighborhood sizes on large grids provides a new aspect of modeling physical processes with realistic features and results. In terms of performance results, our pipelined application-specific architecture successfully surpasses the computation and memory bounds found in a general-purpose CPU and has a measured speedup of up to 51x against an Intel Core i7-7700HQ CPU running highly optimized software programmed in C.Τα κυψελωτά αυτόματα είναι διακριτά μαθηματικά μοντέλα που ανακαλύφθηκαν τη δεκαετία του 1940 από τον John von Neumann και τον Stanislaw Ulam. Αποτελούν ένα γενικό υπόδειγμα υπολογισμών με εκτενή παραλληλισμό. Μέχρι σήμερα τα μαθηματικά αυτά εργαλεία έχουν χρησιμεύσει σε πληθώρα επιστημονικών τομέων. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζεται ένα παράλληλο πλαίσιο σε αναδιατασσόμενη λογική το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποδοτική εξομοίωση κυψελωτών αυτομάτων με μεγάλες γειτονιές σε πραγματικό χρόνο. Η εξομοίωση κυψελωτών αυτομάτων με μεγάλες γειτονιές σε μεγάλα πλέγματα προσδίδει νέες δυνατότητες μοντελοποίησης φυσικών διεργασιών με ρεαλιστικά αποτελέσματα. Όσον αφορά τις επιδόσεις, η παράλληλη αρχιτεκτονική ειδικού σκοπού που σχεδιάστηκε για την παρούσα εργασία ξεπερνά σε επιδόσεις έναν επεξεργαστή γενικού σκοπού, πετυχαίνοντας έως και 51 φορές πιο γρήγορη εκτέλεση από έναν επεξεργαστή Intel Core i7-7700HQ ο οποίος εκτελεί βελτιστοποιημένο λογισμικό γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού C. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών ΥπολογιστώνKyparissas_Nikolaos_Dip_2020.pdfChania [Greece]Library of TUC2020-02-19application/pdf8.7 MBfree Kyparissas Nikolaos Κυπαρισσας Νικολαος Dollas Apostolos Δολλας Αποστολος Zervakis Michail Ζερβακης Μιχαηλ Pnevmatikatos Dionysios Πνευματικατος Διονυσιος Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Reconfigurable computing Computer engineering Computer architecture