Методы и средства программирования софт-архитектур для реконфигурируемых вычислительных систем
Скачать 288.69 Kb.
|
В четвёртой главе на основе метода программирования софт-архитектур и языка программирования SADL разработана софт-архитектура, позволяющая решать задачи цифровой обработки сигналов. На основании библиотеки объектов сформированы узлы, макрообъекты (MO_DSP_1, MO_DSP_2, MO_DSP_3, MO_DSP_4) и софт-архитектура (SA_DSP) цифровой обработки сигналов (рис. 7) функционального устройства масштабирования (FU_M); двухпортовой памяти для накопления результатов (Mem_PO).
Рис. 7. Структурная схема софт-архитектуры цифровой обработки сигналов Макрообъект MO_DSP представляет собой законченное вычислительное устройство для решения задач цифровой обработки сигналов. Структура макрообъектов MO_DSP приведена на рис. 8. Перечень объектов, требуемых для реализации софт-архитектуры, состоит из следующих типов: контроллера распределенной памяти (DMC_1, DMC_2); интерфейса для работы с КРП (Int_DMC_1); адресного процессора (AP); интерфейса для работы с адресным процессором (Int_AP); памяти FIFO в составе узлов BO_i (FIFO_1); памяти для хранения коэффициентов свертки (Coef_H); сумматора/вычитателя (ALU_1, ALU_2); умножителя (FU_1, FU_2); статических мультиплексоров (Stat_Mux, Stat_Mux_1, K);  Рис. 8. Структура макрообъекта MO_DSP для решения задач ЦОСРазработанные в предыдущих главах программное обеспечение и софт-архитектура цифровой обработки сигналов позволили без длительной трансляции параллельных программ на уровень примитивов ПЛИС и перезагрузки конфигурационных файлов ПЛИС обеспечить решение различных задач цифровой обработки сигналов на заданном уровне реальной производительности реконфигурируемой вычислительной системы. Разработанная софт-архитектура цифровой обработки сигналов позволила в 3 раза сократить время отладки прикладной программы нахождения спектра сигнала на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье. При этом производительность составила 75% от производительности, достигаемой базовым модулем «ССПВ» при решении той же задачи на специализированной вычислительной структуре. Разработанная софт-архитектура цифровой обработки сигналов позволила в 2 раза сократить время отладки программы фильтрации сигнала с использованием одномерного цифрового КИХ-фильтра, основывающегося на применении метода секционирования свертки, вычисляемой в частотной области с использованием быстрого преобразования Фурье. При этом производительность составила 73% от пиковой производительности базового модуля 16V4-50 при решении той же задачи на специализированной вычислительной структуре. Разработанная софт-архитектура цифровой обработки сигналов позволила в 3,2 раза сократить время отладки программы обработки спекл-изображений в соответствии с алгоритмом Лабейри, что позволило обрабатывать получаемую с телескопа БТА информацию о звездных объектах в темпе ее поступления. При этом производительность составила 85% от производительности вычислительной системы РУПК-50 при решении той же задачи на специализированной вычислительной структуре. В заключении работы изложен основной научный результат диссертации, а также сформулированы теоретические и прикладные результаты, полученные в диссертационной работе. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ Основной научный результат диссертации заключается в решении актуальной научной задачи: создании методов программирования софт-архитектур реконфигурируемых вычислительных систем, позволяющих сократить время отладки прикладных программ для реконфигурируемых вычислительных систем. При проведении исследований и разработок по теме настоящей работы получены следующие теоретические и прикладные результаты, обладающие научной новизной: - разработан новый метод программирования прикладных задач для реконфигурируемых вычислительных систем, отличающийся трансляцией структурного компонента прикладных программ на уровень софт-архитектуры; - разработан новый метод программирования софт-архитектур реконфигурируемых вычислительных систем, отличающийся комплексным описанием аппаратных, управляющих и синхронизационных компонентов софт-архитектур; - модернизирована структура системного программного обеспечения реконфигурируемых вычислительных систем, отличающаяся введением транслятора языка программирования софт-архитектур и синтезатора Steam!Constructor; - разработан язык программирования софт-архитектур реконфигурируемых вычислительных систем, отличающийся от существующих набором конструкций, описывающих в едином языковом пространстве структурный, управляющий и синхронизационный компоненты софт-архитектуры; - разработаны алгоритмы трансляции описания софт-архитектур вычислительных систем, отличающиеся от известных алгоритмов раздельной трансляцией структурного компонента, компонента управления и компонента синхронизации софт-архитектур реконфигурируемых вычислительных систем; - разработан транслятор языка программирования софт-архитектур реконфигурируемых вычислительных систем; - разработана софт-архитектура для решения задач цифровой обработки сигналов на реконфигурируемых вычислительных системах. В рамках разработанной софт-архитектуры были реализованы алгоритмы цифровой обработки сигналов: нахождения спектра сигнала на основе алгоритма БПФ; фильтрации массивов большой длины одномерным фильтром с конечной импульсной характеристикой; обработки потока спекл-изображений по методу Лабейри. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1) Коваленко, В.Б. Система обработки астрофизических снимков на базе реконфигурируемого ускорителя персонального компьютера РУПК-50 [Текст] / В.Б. Коваленко, М.С. Кочерга, Е.А. Семерников // Цифровая обработка сигналов. – М.: РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2011. - №2. – С. 32-36. (ведущий рецензируемый журнал, входит в перечень ВАК); 2) Коваленко, В.Б. Организация многоуровневого программирования реконфигурируемых вычислительных систем [Текст] / Е.А. Семерников, В.Б. Коваленко // Вестник компьютерных и информационных технологий. – М.: Машиностроение, 2011. - № 9. – С. 3-10. (ведущий рецензируемый журнал, входит в перечень ВАК); 3) Коваленко, В. Б. Специализированный многоядерный макрообъект для цифровой обработки сигналов [Текст] / В.Б. Коваленко, Е.А. Семерников, М.С. Кочерга // Труды Всероссийской научной конференции «Научный сервис в сети Интернет: многоядерный компьютерный мир. 15 лет РФФИ». – М.: Изд-во МГУ, 2007. – С 221-223; 4) Коваленко, В.Б. Два подхода к созданию макрообъектов для реконфигурируемых вычислительных систем на основе ПЛИС [Текст] / В.Б. Коваленко, Е.А. Семерников, М.С. Кочерга // Материалы Второй Международной научной конференции «Суперкомпьютерные системы и их применение» (SSA’2008). – Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2008. – С. 60-64; 5) Коваленко, В.Б. Использование макрообъекта ЦОС для фильтрации сигналов большой длины [Текст] / В.Б. Коваленко // Тезисы докладов V ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. - Ростов н/Д: изд-во ЮНЦ РАН, 2009. - С. 100-101. 6) Коваленко В.Б. Совместная фильтрация действительных сигналов большой длины на реконфигурируемых вычислительных системах [Текст] / В.Б. Коваленко, Е.А. Семерников, С.Д. Горев, В.А. Пересыпкин // Материалы Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы (МВУС-2009)». Т.1. – Таганрог: изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 242 с., с. 62-65. В совместных работах автором получены следующие результаты: в [1] разработаны основные методы программирования софт-архитектур, разработана схема взаимодействия программного обеспечения различных уровней программирования; в [2] разработана софт-архитектура цифровой обработки сигналов, на которой решена задача корректировки по методу Лабейри спекл-интерферограмм, поступающих с камеры телескопа БТА-6; в [3] создан макрообъект для решения задач цифровой обработки сигналов; в [4] предложено использование программного подхода для создания макрообъектов; в [5,6] при помощи макрообъекта цифровой обработки сигналов решена задача фильтрации массивов большой длины.  ЛР №020565 от 23 июня 1997г. Подписано к печати ___.01.2012 г. Формат 60х841/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. п.л. - 1,4. Уч.-изд.л. - 1,1. Заказ № _____. Тираж 120 экз. ГСП 17А, Таганрог, 347928, Некрасовский, 44 Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге |
Похожие:
 | Методы решения задач с переменной интенсивностью потоков данных на... Специальность 05. 13. 11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей | | Рабочая программа учебной дисциплины вычислительные системы Целью курса «Вычислительные системы» является изучение общих сведений о многопроцессорных вычислительных системах, включая их назначение,... |
| Методы и средства организации обработки потоковой информации на распределенных... Специальность 05. 13. 11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей |  | Развитие языков программирования Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования.... |
| Книга фгуп «Санкт-Петербургское окб «Электроавтоматика» Рассматриваются основные принципы построения перспективных бортовых цифровых вычислительных систем в авиационном приборостроении.... | | Мурачев Е. Г. М91 Средства и методы программирования на алгоритмическом... М91 Средства и методы программирования на алгоритмическом языке С++: Пособие по выполнению лабораторных работ. – М.: Мгту га, 2007.... |
| Учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» предназначена... Учебная дисциплина «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» является общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень... | | Рабочая программа по дисциплине с 3 «Технологии и методы программирования» Цель преподавания дисциплины: Целью изучения дисциплины «Технологии и методы программирования» является изучение современных технологий... |
| Ульяновский государственный технический университет «Программная инженерия» магистерская программа «Методы и средства разработки программных систем» на кафедре «Информационные системы»... | | Ветвление на языке Паскаль Вести понятие условного оператора на языке программирования Паскаль, обучить приемам построения простых вычислительных алгоритмов... |
| Образовательное учреждение высшего профессионального образования... Цель курса «Архитектура вычислительных систем» состоит в изучении теоретических принципов, конструктивных и технологических основ... | | Программа дисциплины «Архитектура вычислительных систем» для направления... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 010400.... |
| Рабочая программа по учебной дисциплине Высокоуровневые методы информатики... Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Высокоуровневые методы информатики и программирования» студентам очной... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы оценки эффективности вычислительных систем» ВС. В рамках курса рассматриваются вопросы анализа производительности и эффективности вс на основе использования различных измерительных... |
| Рабочая программа учебной дисциплины «программные средства пэвм» Эвм и информационных систем, состава и структуры программного обеспечения, а также получение практических навыков работы в среде... | | Рабочая программа учебной дисциплины «программные средства пэвм» Эвм и информационных систем, состава и структуры программного обеспечения, а также получение практических навыков работы в среде... |
