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
113 KB...
02 05 2026 7:49:12
Статья в формате PDF
401 KB...
01 05 2026 0:54:36
Статья в формате PDF
340 KB...
30 04 2026 19:48:19
В работе рассматривается влияние краткосрочной изоляции в течение пяти суток на поведение крыс в открытом поле. Показано, что у крыс, находящихся в изоляции, уменьшается время выхода из центра, снижается сумма дефекаций и уринаций. Показатели ориентировочно-исследовательской реакции при повторном тестировании изменялись одинаково у изолированных и групповых крыс.
...
29 04 2026 12:12:22
Статья в формате PDF
196 KB...
27 04 2026 5:27:45
Статья в формате PDF
125 KB...
25 04 2026 15:19:51
Статья в формате PDF
90 KB...
24 04 2026 16:33:26
Статья в формате PDF
3943 KB...
23 04 2026 10:41:42
Статья в формате PDF 250 KB...
22 04 2026 20:29:41
Статья в формате PDF
323 KB...
21 04 2026 6:58:36
Статья в формате PDF 112 KB...
20 04 2026 11:59:17
Статья в формате PDF
114 KB...
19 04 2026 16:53:54
Статья в формате PDF
209 KB...
18 04 2026 11:43:41
Статья в формате PDF
271 KB...
17 04 2026 15:51:22
Статья в формате PDF
184 KB...
16 04 2026 20:41:16
Статья в формате PDF
120 KB...
15 04 2026 0:34:52
Статья в формате PDF
107 KB...
14 04 2026 13:43:10
У детей установлено существование ассоциативной связи тяжёлого течения атопического дерматита и атопической бронхиальной астмы с иммуногенетическими параметрами.
...
13 04 2026 7:39:35
Статья в формате PDF
239 KB...
12 04 2026 13:48:59
Статья в формате PDF
264 KB...
11 04 2026 12:57:19
Статья в формате PDF
113 KB...
10 04 2026 12:20:28
Статья в формате PDF
254 KB...
09 04 2026 1:51:38
Статья в формате PDF
304 KB...
08 04 2026 12:16:36
Статья в формате PDF
94 KB...
07 04 2026 12:46:48
Статья в формате PDF
227 KB...
06 04 2026 16:49:13
Статья в формате PDF
128 KB...
05 04 2026 16:10:17
Проведена инвентаризация лихенофлоры Республики Татарстан (РТ). Показана роль особо охраняемых природных территорий в сохранении флористического разнообразия. Дан спектр семейств редких видов во флоре обследованной территории и анализ состава географических элементов. Рассмотрено распределение редких видов по основным типам местообитаний. Даются некоторые сведения о редких и исчезающих лишайниках для включения в Красную книгу РТ.
...
04 04 2026 16:52:37
Статья в формате PDF
118 KB...
03 04 2026 19:53:54
Статья в формате PDF
287 KB...
02 04 2026 7:47:25
Статья в формате PDF
250 KB...
01 04 2026 22:55:19
Статья в формате PDF
111 KB...
31 03 2026 4:23:24
Статья в формате PDF
105 KB...
28 03 2026 6:10:15
Анализ опыта по восстановлению методом агростепей растительности на нарушенных кормовых угодьях долины средней Лены показал, что метод при соблюдении экологических условий и видового состава участков обеспечивает восстановление растительности, проявляющееся в повышении проективного покрытия и доминировании в травостое целинных видов. Соответствие экологических условий и видового состава травостоя при подборе участков обеспечивает восстановление растительности нарушенных участков до 70–75 % и доминирование в травостое целинных видов до 60–65 % в условиях нормального и сильного засоления.
...
27 03 2026 13:25:46
Статья в формате PDF
126 KB...
26 03 2026 2:16:19
Статья в формате PDF
116 KB...
25 03 2026 6:52:55
Статья в формате PDF
282 KB...
24 03 2026 4:56:48
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 ::
