Устройства умножения на основе параллельных продукционных алгоритмов

• Автор: Абышкин, Владислав Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 170 с. : ил

Введение
Глава 1. Аналитический обзор существующих средств умножения чисел и сущность предлагаемого подхода.

1.1. Общие сведения. Краткая история.

1.2. Особенности классификации методов умножения

1.3. Средства аппаратном поддержки методов умножения.

1.3.1. Аппаратная поддержка методов умножения в универсальных процессорах фирмы 1те1.

1.3.2. Аппаратная поддержка методов умножения в Р1ЯС процессорах

1.3.3. Аппаратная поддержка методов умножения в ПЯР

1.3.4. Аппаратная поддержка методов умножения в ПЛИС.

1.3.5. Аппаратная поддержка методов умножения в специализированных устройствах

1.4. Программная поддержка методов умножения.

1.5. Побудительные причины исследования и сущность предлагаемого подхода к созданию устройств умножения.
1.6. Выводы
Глава 2. Разработка математические модели умножителя.
2.1. Основные принципы организации процесса умножения
2.2. Основные понятия параллельных вычислений
2.3. Алгоритмы параллельных подстановок
2.3.1. Алфавит, слово, переменное и обобщнное слово.
2.3.2. Определение подстановки, параллельные подстановки
2.4. Построение модели данных
2.5. Разработка математической модели процесса символьного
умножения
2.6. Выводы
Глава 3. Разработка алгоритма, реализующего способ умножения, его проверка с использование математических моделей и экспериментальных данных
3.1. Построение последовательного алгоритма умножения
3.2. Построение параллельного синхронного алгоритма умножения.
3.3. Построение параллельного асинхронного алгоритма умножения.
3.4. Проверка способа умножения с использованием искусственных и полученных в результате математического моделирования данных
3.5. Оценка скорости работы алгоритмов при реализации на универсальных процессорах.
3.6. Выводы.
Глава 4. Исследование и разработка аппаратных средств метода символьного умножения.
4.1. Специализированное устройство 1. Параллельный синхронный умножитель.
4.2. Специализированное устройство 2. Параллельный асинхронный умножитель
4.3. Выводы.
Глава 5. Оценка скоростных характеристик разработанных
специализированных устройств
5.1. Краткое описание устройства аналога, реализующего
синхронное матричное умножение
5.1.1. Структура и алгоритм работы устройства синхронного
матричного умножения
5.1.2 быстродействие устройства аналога синхронного матричного умножения
5.2. Быстродействие предлагаемого устройства параллельною синхронного умножения
5.3. Быстродействие предлагаемого устройства параллельного асинхронного умножения.
5.4. Выводы 1 1
Заключение
Список использованных источников


Сущность предлагаемого подхода к построению умножителя заключается в аппаратной поддержке разработанной системы параллельных подстановок. При этом технические решения реализуются в двух классах устройств: синхронных и асинхронных. Известно, что в рамках продукционного подхода арифметические вычисления выполняются крайне медленно вследствие традиционной ориентации продукционных систем на обработку символьной информации. Следует отметить, что операция умножения до сегодняшнего дня не нашла своей реализации в рамках продукционной парадигмы, поэтому предлагаемые в настоящей диссертационной работе способы, алгоритмы и устройства являются новыми и оригинальными. Кроме того, вводятся уточненные определения некоторых терминов параллельных алгоритмов, их синхронной и асинхронной интерпретации. По результатам анализа существующих подходов сформулированы требования к перспективным символьным системам умножения. Третий раздел диссертационной работы посвящён построению алгоритмической модели, разработке управляющих сигналов, в ходе которого также производится выбор базовой алгоритмической системы, доказательство адекватности выбранной модели на заданных числах путём полного перебора входных значений умножителя до разрядности 8 бит, и выборочная - свыше, анализ скоростных характеристик полученных алгоритмов и выбор наиболее производительною метода. Четвертый раздел диссертационной работы посвящен проблемам разработки технических решений устройств специального назначения (на основе специализированных процессоров), аппаратно поддерживающих процессы символьного умножения в соответствии с разработанными теоретическими основами (полученными во втором и третьем разделе). Также в этом разделе определена системно-структурная основа технической реализации устройств параллельного синхронною и асинхронного символьного умножения. Созданные специализированные процессоры, представляя новую ветвь технических средств символьного умножения. При этом процессоры каждого семейства реализуются на основе базового технического решения путем его различных модернизаций (введение самосинхронизующихся схем в вычислительную ячейку асинхронного умножителя). Пятый раздел диссертационной работы посвящен проблемам оценки скоростных характеристик п аппаратных затрат технических решений устройств специального назначения. Разработанный специализированный процессор синхронного параллельного умножителя имеет скоростное преимущество от 3 до 5 раз и аппаратно экономнее в 5 раз по отношению к параллельному умножителю с матричной синхронной архитектурой. Разработанный специализированный процессор асинхронного параллельного умножителя имеет скоростное преимущество в 1. Заключение содержит основные выводы и результаты работы, перспективы развития символьных умножителей. В приложениях содержатся тексты программных продуктов, моделирующих: метод умножения, алгоритм умножения, скоростные характеристики алгоритма, корректность и однозначность метода. Глава 1. Предлагаемая глава носит обзорный характер и служит целям сравнительного анализа современных средств обработки числовой информации, включающий алгоритмические и технические средства, на основе специфики решаемых задач умножения. Общие сведении. Развитие вычислительной техники необратимо влечёт за собой постановку всё более сложных задач в области технологий проектирования, организации алгоритмических, программных и технических средств. Эти задачи требуют обработки всё возрастающих объёмов как символьных, так и числовых данных. Умножение чисел - одна из наиболее часто встречающихся арифметических операций в общем объеме обрабатываемой числовой информации. Ещё в -е годы в ЭВМ первого, второго поколений применялись простейшие алгоритмы умножения, основанные на сдвигово-су. Н) и рассматривалось как неделимое целое, для которого все важнейшие характеристики никоим образом не связаны с формой представления чисел, быстродействие устройств, созданных на их основе, достигало тысяч операций в секунду, что не соответствовало растущим требованиям к вычислительным системам.