ПЛИС для вычислений с длинной арифметикой Опции

[planetzeus]

Помогите пожалуйста с выбором.
Нужно делать вычисления с длинной арифметикой - до 8 тысяч бит. Т.е нужно простое АЛУ, но числа очень длинные.
Вычисления относительно простые - сложение, вычитание (сложение с отрицательным в обратном коде), сдвиг на бит и пара таких же длинных счетчиков.
Никаких умножений или делений. Т.е задаем начальные значения и и девайс должен складывать (вычитать) числа в зависимости от знакового бита, пока не дойдет до конечного или не найдет совпадения с заданным длинным числом.
На компьютере такие вычисления крайне медленные. На GPU тоже, так как в любом случае сложение вычисляется группами по 64 бита.
Поэтому подумал, что идеальный вариант - собственное АЛУ, которое делает одну операцию со всеми битами за такт. Насколько я понимаю, самый правильный вариант - ПЛИС.
Желательно делать перебор с максимальной скоростью - к примеру если есть возможность 1 или 2 Ггц, то именно это и нужно.
Почитал про ПЛИС и есть желание разобраться, но не понятно с какого девайса начинать искать. Не хотелось бы покупать плату, которая в итоге не подойдет для этой задачи.
Мне не нужны разные интерфейсы, USB и может быть микроконтроллер на плате пригодится, но остальное по большому счету не очень важно.
Посоветуйте пожалуйста с чего начинать и какую плату для разработки выбрать. Самый главный критерий - максимальная производительность и возможность "зашить" свою логическую схему.

[_Ivan_33]

А что мешает написать это все на opencl под видеокарту, протестировать, а затем переписать код под ПЛИС, протестировать на хостинге, не покупая дорогие ПЛИС и карты и сравнить результаты.
Получится и быстрее, и денег меньше и.т.д. Если профит в ПЛИС будет виден - заморочиться с реализацией на HDL языках.

[planetzeus]

А что мешает написать это все на opencl под видеокарту, протестировать, а затем переписать код под ПЛИС, протестировать на хостинге, не покупая дорогие ПЛИС и карты и сравнить результаты.

Всё, что мне нужно - это операция (2x+1), инкремент и сумма двух чисел.
Я уже сказал, операция 2x + 1 на логике в любом случае будет быстрее, так как это можно сделать за единицу времни. Т.е есть на входе схемы число X из 8000 бит, на выходе X*2+1, простая логическая схема.
Ни CUDA, ни OpenCL API не позволяют такого. Как можно другим способом сделать сдвиг 8000 бит за одну операцию? На CUDA (или OpenCL) можно распараллелить на блоки вычисления, но не разбить длинное число на биты и вычислять куски отдельными блоками/потоками, так как синхронизировать потом все это совсем нетривиальная задача.
Суммирование можно попробовать оптимизировать логикой. По моему это в любом случае будет быстрее, чем вычислять суммы на GPU блоками. Например разбить все биты на группы по 8 бит и складывать байтами.
Я не спец в электронике, вот например схема:

после такого сумматора первого уровня получаем два числа, которые затем складываем как в обычном сумматоре с итерациями и переносами...
если A = 2543 , а B = 1052, два блока по 8 бит
A = (9)(239)
B = (4)(28)
то после первого уровня получаем два числа
C1 = (13)(11)
C2 = (1)(0) (здесь всегда будут только 1 или 0)
Складываем сумматором второго уровня (с циклом если нужно)
Получаем (14)(11) = 3595
Первый уровень сумматора сразу выдает результат без необходимости переносов в пределах 8 битного блока. Второй уровень содержит меньше логики.
В общем, есть надежда, что с помощью внутрисхемной логики можно ускорить решение задачи во много раз.

Не увидел, чтобы кто-то спросил автора темы: зачем это всё? Может реально решить поставленную задачу иными способами.

Иного способа не нашел, к сожалению. Просто исследования, хочу попробовать решить эту задачу на ПЛИС. Компьютер решает задачу, но очень медленно.

[Alex77]

Всё, что мне нужно - это операция (2x+1), инкремент и сумма двух чисел.
Я уже сказал, операция 2x + 1 на логике в любом случае будет быстрее, так как это можно сделать за единицу времни. Т.е есть на входе схемы число X из 8000 бит, на выходе X*2+1, простая логическая схема.

Почему-то мне кажется что некорректно описано задание.
"X*2+1" - сиё означает умножение на 2 те сдвиг и пририсовывание бита 1.
Всё это реализуется "статическим сдвигом (т.е. реального сдвига нет)" и добавления вечной 1-цы.
Таким образом схема будет работать на максимальной скорости в 500МГц.

А на словах задание звучит как "А+Б+1".
Что Автору требуется ?

[planetzeus]

"X*2+1" - сиё означает умножение на 2 те сдвиг и пририсовывание бита 1.
Всё это реализуется "статическим сдвигом (т.е. реального сдвига нет)" и добавления вечной 1-цы.
Таким образом схема будет работать на максимальной скорости в 500МГц.

А на словах задание звучит как "А+Б+1".
Что Автору требуется ?

Именно! Нужна максимальная скорость - все операции, которые можно реализовать схемой вход->[схема]->выход (с нужным значением). Операций нужно несколько, я ж написал. (2х+1) - одна операция. А+Б - другая операция. Сравнение с 0 - третья операция, которая тоже решается логической схемой.

Мне требуется только грамотный совет) Какой девайс выбрать чтобы все это пробовать? Т.е чтобы хватило логических элементов, чтобы была максимальная скорость. Девайсы недешевые, не хотелось бы потратить деньги и понять, что полностью реализовать не получится потому что мало элементов, или другие ограничения.

Как вы собираетесь загружать в ПЛИС 8000-разрядные числа?

Я думаю последовательно. Т.е если будут например 4 регистра по 8000 бит, то 2 внешних пина на выбор регистра, один пин для data, один на синхронизацию. Еще раз говорю, я не спец в электронике. Максимум, что я делал - это RPi и на уровне "помигать светодиодом". Вот хочу освоить ПЛИС, спрашиваю у людей с опытом совета.

[blackfin]

Мне требуется только грамотный совет. Какой девайс выбрать чтобы все это пробовать? Т.е чтобы хватило логических элементов, чтобы была максимальная скорость.

Выбирайте Stratix 10. Его скорости вам точно хватит..

[jojo]

Выбирайте Stratix 10. Его скорости вам точно хватит..

Или Xilinx Kintex-7, Virtex-7 и более новые Ultrascale. Я бы взял что-то из середины семейства примерно на 400...500 тыс. триггеров. Потому что больше не потянет система охлаждения и питания отладочной платы.

[blackfin]

Или Xilinx Kintex-7, Virtex-7 и более новые Ultrascale. Я бы взял что-то из середины семейства примерно на 400...500 тыс. триггеров. Потому что больше не потянет система охлаждения и питания отладочной платы.

Да всё потянет! Не болтайте ерундой!!! DK-U1-VCU1525-A-G.....