Особливості організації обчислювальних засобів

Особливості задач і алгоритмів.

Аналіз наведених задач і алгоритмів їх розв’язання показує, що вони мають такі особливості:

- широкий динамічний і частотний діапазон сигналів, що обробляються;

- велика інтенсивність і постійність потоків даних;

- великий об’єм обчислень з перевагою обчислювальних операцій над логічними;

- регулярність і рекурсивність алгоритмів;

- можливість розпаралелення алгоритмів в часі та в просторі;

- в основі більшості алгоритмів лежить математична операція множення/сумування;

- постійне ускладнення нових алгоритмів і підвищення вимог до точності даних;

- структура даних дозволяє застосувати їх векторне опрацювання з використанням просторового та часового паралелізму.

1.2.1. Методи аналізу обчислювальних засобів архітектур.Технічно системи керування та опрацювання інформації реалізуються як комплекс спеціалізованих і універсальних засобів обчислювальної техніки. Головними вимогами при їх проектуванні є адаптація структури на виконання задач в РРЧ і забезпечення вагогабаритних показників, споживаної потужності та оптимального співвідношення між обсягами апаратних засобів та програмного забезпечення. Такий підхід забезпечує найкращі швидкісні та вагогабаритні параметри вузлів, однак робить їх частково вузькоспеціалізованими. Тому при проектуванні та аналізі систем вибирається метод, який забезпечує виконання вищенаведених вимог, і одночасно дозволяє реалізувати апаратні та програмні засоби на базі універсальних вузлів, або можливості оперативного переналаштовування спеціалізованих вузлів на виконання інших задач. При синтезі бортових систем користуються змістовними (евристичними, інтуїтивними) та формальними (алгоритмічними) методами, більшість з яких орієнтована на не взаємозв’язані моделі систем. Такі моделі відображають різні боки системної організації, але не враховують цілісність систем в функціональному і структурному аспектах та концепцію їх розвитку. В цьому напрямку розглядаються два підходи до проектування систем: структурно-функціональний (СФП) і функціонально-структурний (ФСП). Перший напрямок зводиться до розбиття складних систем на окремі структурні рівні (підсистеми) для визначення їх функціонального призначення. Він є обмеженим, як концепція синтезу систем, що не дозволяє ефективно використовувати його при створенні систем цифрового опрацювання. ФСП розглядає питання розвитку та взаємодії програмних і апаратних засобів, аналізу функцій систем і передбачає: цілісний підхід до аналізу і синтезу багаторівневих систем; облік взаємозв'язку функцій і структури об'єктів (при визначаючій ролі функції по відношенню до структури); облік енергетичних і інформаційних зв'язків як між елементами системи, так і системи з зовнішнім середовищем; - розгляд системи в розвитку.

1.2.2. Процесори в задачах опрацювання сигналів та зображень.Структура системи визначається в основному специфікою задач і алгоритмів, що вирішуються комплексом. Загальний варіант структурної схеми СКОІ наведений на рис.1.1, де Д - давачі, П - приймач, ВАО - вузол аналогової обробки, ВД - вузол дискретизації, ОВ - обчислювальний вузол, ВК - вузол керування, ВР - вузол реєстрації, відображення, додаткового опрацювання, ВП - виконавчий пристрій, - дискретна вибірка. Блок давачів виконує функції перетворення вхідних даних a_i (t) в вихідні сигнали S₁(a_i,b,t), де b - вектор неінформаційних параметрів сигналів. В приймачі виконується попереднє опрацювання суміші сигналів і завад x(t)=S₁(a_i,b,t)+n₁(t), різні типи фільтрації зовнішніх n₁(t) і внутрішніх n₂(t) завад, нормування вихідних процесів і аналогово-цифрове перетворення x(t). Функції інших вузлів залежать від області застосування системи. Причому, частина обчислювальних функцій і алгоритмів виконується вузлами ОВ і ВК. В даній структурі вузли ВД, ОВ, ВК, ВР можуть бути реалізовані на базі універсальних процесорів, процесорів опрацювання сигналів (DSP-процесори), ПЛІС, систем на кристалі.

Шляхи та засоби підвищення продуктивності засобів цифрового опрацювання наведені в табл..1.4.

Напрямки реалізації апаратних засобів на базі яких проектуються засоби опрацювання є такими:

- програмовані процесори;

- процесори на базі комплектів спеціалізованих НВІСфункціональних вузлів;

- спеціалізовані НВІС процесорів, які виконують конкретні алгоритми цифрового опрацювання сигналів (ЦОС);

- процесори на базі НВІС програмованих середовищ;

- процесори ЦОС (ПОС), які конструктивно вмонтовані в ЕОМ;

- процесори на базі ПЛІС.

Таблиця 1.4. Шляхи та засоби підвищення продуктивності

Шляхи підвищення ефективності	Засоби підвищення ефективності	Інші
Підвищення регулярності структури	Розширення функціональних можливостей
Підвищення продуктивності	—	—	Розпаралелення процесу обчислення, апаратно-мікропрограмна реалізація укрупнених операторів
Мінімізація втрат при обміні інформацією	—	Режим розподілу ре-сурсів, укрупнення операторів	—
Зменшення складності апаратних засобів	Зменшення складності зв’язків за рахунок викорис-тання НВІС	—	—
Зменшення склад-ності апаратних засобів за рахунок збільшення об’ємів виробництва	Використання модульного конструювання	Інваріантність до типу ЕОМ, збільшення числа операторів, що ефективно реалізуються, використання багатофунк- ціональних модулів	—

Рис.1.1.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Аналіз задач і алгоритмів	\|	Основні положення алгоритму ШПФ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.