Разработка методов моделирования параллельно-конвейерных нейросетевых структур для высокоскоростной цифровой обработки сигналов

• Автор: Стрекалов, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 293 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУР И ИНСТРУМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ .

1.1 Анализ совместимости системы остаточных классов с программируемыми

ЛОГИЧЕСКИМИ ИНТЕГРАЛЬНЫМИ СХЕМАМИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ С ВЫСОКОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ.

1.2 Аналитический обзор архитектур и классификации ПЛИС

1.3 Анализ современных методов и инструментов математического моделирования цифровых устройств в базисе программируемых логических ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПЛИС.

1.4 Постановка задачи исследования.

Выводы по первой главе.

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В СИСТЕМЕ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ СОК.
2.1 Разработка математических методов моделирования при параллельном представлении информации. Основные вычислительные алгори тмы СОК.

2.2 Критерии и выбор оснований системы СОК.

2.3 Перевод чисел их позиционной системы счисления ПСС в систему в остаточных . КЛАССАХ СОК
2.4 Перевод чисел из СОК в ПСС. Определение величины чисел в СОК.
2.5 Математическая модель для исследования корректирующих свойств кодов СОК ВЫВОДЫ ПО ВТОЮЙ ГЛАВЕ
3 НЕЙРОСЕТЕВЫЕ АЛГОРИТМЫ И СТРУКТУРЫ УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ ОШИБОК В СИСТЕМЕ ОСТАТОЧПЫХ КЛАССОВ.
3.1 ПРИМЕНЕ1ЕИЕIШЙТОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ, ПРЕДСТАВ ЛЕНТ ТЫХВ СИСТЕМЕ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ.
з .2 Нейронная сеть прямого распространения для обработки данных в конечных
КОЛЬЦАХ
3.3 Архитектура адаптивной параллельноконвейерной нейронной сети для
коррекции ошибок в модулярных нейрокомпыотбрных СИСТЕМАХ
Выводы по третьей ГЛАВЕ.
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В БАЗИСЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПЛИС С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ
4.1 Реализация устройства суммирования и умножения в СОК
4.2 Реализация устройства преобразования из ПСС в СОК.
4.3 Реализация устройства преобразования из СОК в обобщенную позиционную систему счисления ОПСС.
4.4 Реализация устройства преобразования из СОК в ПСС.
4.5 Реализация процессора ЦОС, фупсционирующего в СОК
Выводы по четвертой главе.
Заключение
Литература


Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что разработка новых и совершенствование существующих способов выполнения АО и НП в СОК позволит значительно повысить производительность ЦФ СОК и улучшить качество обработки сигналов. Применение той или иной технологии ограничивается, в основном, степенью интеграции. Необходимо оценивать ближайшую перспективу применения в создаваемых информационных системах. Принятие решения и управление в таких системах осуществляет авторитетный и ответственный эксперт. Постоянное совершенствование и повышение надежности систем, как техническое, так и программное, со временем смещают значение этих систем в сторону управляющих ИС но, тем не менее, решающая и контролирующая роль остается за экспертом. Отличительными чертами современных информационных систем являются масштабность, распределенность, надежность, тиражируемость и высокая степень модифицируемости, а также значительная стоимость, жесткие требования к габаритам и скорости обработки данных в реальном времени и др. Даже простое перечисление этих свойств показывает высочайшую ответственность в разработке вычислительных средств. При этом всякое решение, направленное на улучшение этих свойств, дает колоссальный экономический эффект. Тем не менее, из этих параметров для выбора направления исследования основное внимание обращается на скорость и надежность обработки информации. ПЛИС является частью этой технологии в проектировании, как элементная база, покрывающая наиболее сложные и нестандартные части оборудования. Ниже приведена диаграмма на рис. Ч
V VVVV . ЛМ . V.V V. V. лл. Рисунок 1. Сравнительная диаграмма Приведем диаграммы, показывающие гипотетически занимаемую площадь оборудования в процентах рис. Рисунок 1. Рисунок 1. Внедрение современных технологий оказывает влияние на архитектуру информационной системы, а именно приводит к концентрации протоколов обмена и сокращению длины кабельных соединений. При этом возрастает объем цифровой части оборудования. Таким образом, полагая, что применение современных технологий даже в столь условных оценках актуально, сосредоточимся на оценке различных технологий и их сравнении с целью формирования критериев сравнения, выбора и обоснования выбора ПЛИС с учетом их дальнейшего совершенствования. Структура цифровой части показана на рис. Рисунок 1. Структура цифровой части Классификация технологий приведена на рис. Из рисунка следует, что существует два вида технологий унифицированные и заказные. К унифицированным относятся процессоры, микроконтроллеры, процессоры цифровой обработки сигналов, контроллеры интерфейсов и т. Основным недостатком этих технологий является наличие жесткой структуры. Разработчик не может влиять на характер их функционирования. Специализированные технологии, имеют индивидуальный характер функционирования. Они разрабатываются по конкретному заказу. Определим место ПЛИС в этой классификации. Оно имеет двойственный характер для разработчика специализируемые, а для производителя унифицируемые. Так как мы рассматриваем применение технологии при моделировании систем, то будем относить ПЛИС к специализируемым технологиям. Можно выделить три этапа интегрирования в систему технологии
интегрирование интерфейсов в ПЛИС интегрирование памяти в ПЛИС интегрирование процессора в ПЛИС. Интегрирование в ПЛИС актуально, так как готовые решения зачастую не подходят и требуют определенной доработки. ПЛИС позволяют построить более гибкий контроллер, процессор или иное устройство, которое можно так же в любой момент изменить под другую задачу. В этом разделе учитывается опыт классификации и обзора элементной базы ПЛИС в литературе , ,. Тем не менее, необходимо уточнить критерии и оценки, которые будут использованы в дальнейшем при проектировании, и показать роль конкретно ПЛИС фирмы ХШпх. Общепринятой оценкой логической емкости ПЛИС является число эквивалентных вентилей, определяемое как среднее число вентилей 2ИНЕ, необходимых для реализации эквивалентного проекта. Эта оценка весьма условна, поскольку ПЛИС не содержат вентилей
Более содержательными признаками сравнения являются состав и структура функциональных ячеек ПЛИС, вид и способы их коммутации. Рассмотрим подробнее каждый из классов.