ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО-КОНВЕЙЕРНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Особое место среди вычислительных устройств с SIMD-архитектурой занимают систолические процессоры. Систолические массивы (СМ) хорошо приспособлены для реализации SIMD-вычислений. Они особенно пригодны для специального класса вычислительных алгоритмов с регулярным локализованным потоком данных. СМ представляет собой сеть процессоров, которые ритмически выполняют базовую операцию и передают данные по системе таким образом, что в сети сохраняется регулярный поток данных.
СМ отличается от обычной фон-неймановской машины высоким уровнем конвейерных вычислений. Это представляет интерес для широкого класса вычислительных задач, связанных с вычислением, в которых множество операций повторно выполняется над каждым элементом данных.
В работах [1-3] указаны основные свойства СМ:
- синхронность данные обpaбатываются ритмично и пропускаются по конвейерной сети;
- модульность и регулярность - массив содержит модульные процессорные элементы с однородной структурой и связями;
- прострaнcтвенная и временная локальность - массив хаpaктеризуется локально связанной структурой межпроцессорных соединений, т.е. прострaнcтвенной локальностью;
- конвейеризуемость - способность повысить скорость обработки данных.
Конкретная структура СМ задается реализуемым ею алгоритмом вычислений, который определяет структуру и функции, составляющих систолическую матрицу ячеек и структуру связей между ячейками. Различают линейные, циклические, ортогональные, гексогональные и другие виды связей между ячейками [3].
Наибольшее распространение в процессорах ЦОС получили СМ с линейным типом связей. Все множество таких матриц можно разбить на три основные группы.
К первой группе относятся чисто-систолические матрицы (ЧСМ), реализующие выполнение на основе рекурентной формулы Горнера. Следует отметить, что данные матрицы являются наиболее простыми по структуре и выполняемым функциям.
Ко второй группе спецпроцессоров с прострaнcтвенновременным распределением процесса относятся многокaнaльные систолические матрицы (МСМ). Они, как правило, реализуют независимое вычисление каждой отдельной компоненты исходного преобразования. В свою очередь МСМ подразделяются на однофункциональные и многофункциональные. В зависимости от структуры запоминающих устройств и выполняемых функций, различают следующие основные типы МСМ [1]:
- блоком регистровых накопителей;
- блоком сдвиговых регистров;
- с запоминающим устройством с произвольной выборкой.
К третьей группе спецпроцессоров с параллельноконвейерной организацией вычислений относятся макроконвейерные систолические матрицы. Хаpaктерной чертой таких вычислительных устройств является обеспечение в каждой ячейке матрицы выполнения отдельной итерации базовой операции БПФ [2]. Следует отметить, что данные систолические матрицы обладают максимальной сложностью по сравнению с ЧСМ и МСМ.
В настоящее время наибольшее распространение получили систолические матрицы, относящиеся ко второй группе вычислительных устройств с конвейерной организацией. Рассмотрим работу матрицы МСМ с точки зрения обеспечения вычислений в кольце полиномов P(z) поля Галуа.
В матрицах данного типа реализуются вычисления согласно рекуррентной схеме Горнера [1]. В этом случае реализация ортогональных преобразований сигналов в полях Галуа будет представлена следующим образом:
где β -ообразный элемент мультипликативной группы порядка d, порождаемой полиномом p (z).
Тогда схемная реализация (1) может быть осуществлена на основе параллельно-конвейерного принципа вычислений. Проведенные исследования показали, что применение параллельно-конвейерных вычислений в кольце полиномов для современных систем управления позволяет повысить быстродействие вычислительного устройства в 1,45 раза при обработке 24 разрядных данных по сравнению с быстрыми алгоритмами ДПФ. При этом схемные затраты будут составлять не более 77% от затрат на реализация процессора БП.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Кухарев Г. А. Алгоритмы и систолические процессоры для обработки многозначных данных. Минск: Наука и техника, 1990. -295 с
- Кухарев Г.А., Тропченко А.Ю. Систолические процессоры для обработки сигналов. Минск: Беларусь, 1988. -127 с.
- Кун С. Матричные процессоры на СБИС./Пер с англ. М.: Мир, 1991. 671 с.
- Калмыков И.А., Тимошенко Л.И. Систолическая матрица для цифровой фильтрации в модулярной арифметике./Современные наукоемкие технологии №11, 2007.- С.113-115.
Статья в формате PDF
102 KB...
22 05 2026 6:23:13
Статья в формате PDF
110 KB...
21 05 2026 19:49:37
Статья в формате PDF
243 KB...
20 05 2026 10:43:39
Статья в формате PDF
105 KB...
19 05 2026 3:17:56
Статья в формате PDF
411 KB...
18 05 2026 2:10:43
Статья в формате PDF
267 KB...
17 05 2026 0:13:30
Статья в формате PDF
92 KB...
16 05 2026 22:17:49
Статья в формате PDF
125 KB...
14 05 2026 1:43:43
Статья в формате PDF
104 KB...
13 05 2026 9:43:48
Статья в формате PDF
253 KB...
12 05 2026 22:55:27
В работе представлены результаты исследования влияния высокоинтенсивных физических факторов электрического поля коронного разряда (ЭПКР), создаваемого установкой «Экран», и некогерентных световых импульсов (НСИ), создаваемых установкой «Стимул» [1, 2], на семена овощных культур, с целью повышения урожайности.
По результатам исследования выявлено, что все использованные в эксперименте режимы высокоинтенсивного физического воздействия на семена овощных культур оказывают стимулирующий биологический эффект при оценке урожайности. Определено, что наиболее эффективными режимами ЭПКР для повышения урожайности овощных культур являются режимы с напряженностью электрического поля 3,5 кВ/см и 5 кВ/см. Выявлено, что наиболее эффективными режимами НСИ для повышения урожайности овощных культур является режим с запасенной суммарной электрической энергией импульсного источника энерго-питания 80 кДж. Показано, что при воздействии на посадочный материал картофеля НСИ с запасенной суммарной электрической энергией 40 кДж наблюдается стимулирование роста, развития, повышение всхожести и сокращение вегетационного периода картофеля. Кроме того, данное физическое воздействие вызывает повышение качества урожая картофеля, т.к. вес и количество крупных и средних клубней в опытной группе значительно больше, чем в контрольной.
...
11 05 2026 5:36:43
Статья в формате PDF
116 KB...
10 05 2026 1:44:21
Статья в формате PDF
127 KB...
09 05 2026 1:32:10
Статья в формате PDF
221 KB...
07 05 2026 0:18:33
Статья в формате PDF
112 KB...
06 05 2026 5:36:15
Статья в формате PDF
114 KB...
04 05 2026 12:37:53
Статья в формате PDF
107 KB...
02 05 2026 16:16:21
Статья в формате PDF
118 KB...
01 05 2026 16:45:14
Статья в формате PDF
172 KB...
30 04 2026 2:28:10
Статья в формате PDF
144 KB...
29 04 2026 13:29:12
Статья в формате PDF
110 KB...
28 04 2026 0:19:41
Статья в формате PDF
131 KB...
27 04 2026 6:52:16
Статья в формате PDF
109 KB...
26 04 2026 1:13:41
Статья в формате PDF
112 KB...
25 04 2026 22:16:42
Статья в формате PDF
214 KB...
24 04 2026 10:20:42
Статья в формате PDF
283 KB...
23 04 2026 18:20:14
Статья в формате PDF
140 KB...
22 04 2026 9:22:44
Статья в формате PDF
117 KB...
21 04 2026 10:44:31
Статья рассматривает механизм возникновения и пути передачи Shistosomiasis инфекции. С использованием хлопчатобумажной ткани, прошедшей специальную медицинскую обработку, в качестве основного материала для одежды проведены лабораторные исследования, в том числе и с живыми существами. Показано, что использование 5 %-ных растворов химических медицинских препаратов при отделке ткани позволяет достигнуть 100 %ного уровня защиты. Промышленно произведенная ткань обладает лучшими свойствами, чем лабораторные образцы, на 43 % и обеспечивает превосходные результаты защиты.
...
20 04 2026 4:35:11
Выявлены количественные и качественные особенности формирования запасов углерода в степных экосистемах.
...
19 04 2026 14:36:20
Статья в формате PDF
115 KB...
18 04 2026 8:32:38
Статья в формате PDF
121 KB...
17 04 2026 3:18:56
Статья в формате PDF
121 KB...
16 04 2026 12:59:32
Статья в формате PDF
117 KB...
15 04 2026 0:51:32
Статья в формате PDF
122 KB...
14 04 2026 8:12:59
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
