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
121 KB...
02 07 2026 22:12:22
Статья в формате PDF
401 KB...
01 07 2026 0:46:15
Статья в формате PDF
284 KB...
30 06 2026 23:35:33
Статья в формате PDF
113 KB...
28 06 2026 18:41:20
Статья в формате PDF
255 KB...
27 06 2026 12:45:26
Статья в формате PDF
116 KB...
26 06 2026 17:23:57
Статья в формате PDF
112 KB...
25 06 2026 3:29:36
Статья в формате PDF
242 KB...
24 06 2026 21:11:31
Статья в формате PDF
245 KB...
23 06 2026 17:19:53
Статья в формате PDF
104 KB...
22 06 2026 23:37:26
Статья в формате PDF
107 KB...
21 06 2026 10:52:55
Статья в формате PDF
112 KB...
20 06 2026 12:58:51
В работе рассматривается процесс утилизации ртутьсодержащих соединений с использованием в качестве активного соединения кремния, что экономически более выгодно, чем использование порошкообразного титана. Рассматривается возможность миграции ртути в условиях возрастающей техногенной деятельности человечества.
...
19 06 2026 17:25:33
Статья в формате PDF
181 KB...
18 06 2026 10:23:10
Статья в формате PDF
254 KB...
16 06 2026 14:10:50
Статья в формате PDF
277 KB...
15 06 2026 14:14:56
Статья в формате PDF
124 KB...
14 06 2026 12:38:51
Статья в формате PDF
92 KB...
13 06 2026 23:55:29
Статья в формате PDF
99 KB...
12 06 2026 7:43:56
Статья в формате PDF
108 KB...
11 06 2026 4:12:38
Статья в формате PDF
136 KB...
09 06 2026 4:41:33
Статья в формате PDF
115 KB...
08 06 2026 6:43:16
Статья в формате PDF
100 KB...
07 06 2026 13:53:50
Для оценки современного состояния природного фона и его изменений под действием техногенных факторов выполнены геохимические исследования почв на различных объектах нефтегазового комплекса Якутии. Показано, что при попадании в почву нефть и нефтепродукты сорбируются почвогрунтами и смешиваются с нативным органическим веществом почв, что приводит к изменению природного фона вплоть до формирования аномальных поверхностных геохимических полей техногенного генезиса.
...
06 06 2026 23:42:24
В исследованиях приняло участие 85 спортсменов, которые были распределены
6 групп: юноши и взрослые лыжники, юноши и взрослые бегуны, юноши и взрослые спортсмены, занимающиеся скоростно-силовыми видами спорта. В качестве физической нагрузки применялась работа на велоэргометре ступенчато-повышающейся мощности без пауз отдыха от 50 до 200 Вт. При нагрузке мощностью 200 Вт во всех шести группах испытуемых выявлены значимые корреляционные связи между физической работоспособностью и частотой сердечных сокращений, отношением ударного объема крови к частоте сердечных сокращений. В группах спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, и у юношей, тренирующих скоростно-силовые качества, выявлены также значимые корреляционные связи между физической работоспособностью и коэффициентом комплексной оценки обеспечения организма кислородом.
...
05 06 2026 11:28:41
У плодов человека 10-12 нед обнаружено формирование левых яремных лимфатических стволов. Медиальный ствол спускается к грудному протоку около трахеи и пищевода. Поперечный латеральный ствол выходит из воротного синуса крупного нижнего глубокого латерального шейного лимфатического узла, расположенного на месте медиального отрога яремного лимфатического мешка, проходит позади блуждающего нерва и общей сонной артерии и впадает в начало шейной части грудного протока.
...
04 06 2026 12:33:55
Статья в формате PDF
115 KB...
03 06 2026 4:41:23
Статья в формате PDF
317 KB...
01 06 2026 15:50:21
Статья в формате PDF
102 KB...
31 05 2026 3:49:49
Статья в формате PDF
279 KB...
29 05 2026 12:16:40
Статья в формате PDF
181 KB...
28 05 2026 5:44:24
Статья в формате PDF
100 KB...
26 05 2026 13:22:49
Статья в формате PDF
112 KB...
25 05 2026 17:35:25
Статья в формате PDF
103 KB...
24 05 2026 21:23:41
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 ::
