Статья

Название статьи НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ СОВРЕМЕННЫХ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРИРУЮЩИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Автор В.Ф. Гузик, Д.А. Беспалов
Рубрика РАЗДЕЛ I. АРХИТЕКТУРЫ, МОДЕЛИ И СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Месяц, год 03, 2015
Индекс УДК 004.42
DOI
Аннотация Рассматриваются некоторые аспекты построения интегрирующих вычислительных систем на современной теоретической и элементной базе. Данные исследования ведутся на кафедре вычислительной техники Инженерно-технологической академии Южного федерального университета (ЮФУ). Рассматриваются исторически сложившиеся трудности при реализации интегрирующих устройств и отдельных цифровых интеграторов, а также современные методы их решения. Описываются подходы к решению поставленной задач при помощи современных теоретических методов и аппаратных средств. Приводится теоретическое описание процесса построения интегрирующих структур и отдельных цифровых интеграторов. Синтезируется и обосновывается схема универсальной вычислительной системы интегрирующего типа, состоящая из ограниченного набора элементов: интегратора, экстраполятора, коммутационной схемы, буферизирующей оперативной памятью для хранения текущей схемы соединений, постоянной памятью для хранения набора коммутационных матриц, а также шинного интерфейса для связи внутренних компонент системы, интерфейс ввода/вывода для связи с соседними модулями или внешними устройствами и устройства управления для управления вычислительным процессом. Далее приводится пример решения практической задачи на ее основе. Приведена схема перехода от заданной функции к порождающей системе уравнений Шеннона. В завершении практической части, показана конфигурация однородной интегрирующей структуры, состоящей из цифровых интеграторов и коммутационных связей между блоками. Описываются перспективы развития интегрирующих вычислительных систем. В заключении дается краткая характеристика используемых для практической реализации интегрирующей структуры аппаратных средств и полученные параметры схемы.

Скачать в PDF

Ключевые слова Проблемно-ориентированные вычислительные системы; интегрирующие структуры; цифровой интегратор; ПЛИС.
Библиографический список 1. Глушкова В.М. и др. Энциклопедия кибернетики. В 2-х т. – Киев: Главная редакция УКЭ, 1974. – 1227 с.
2. Гузик В.Ф. Модульные интегрирующие вычислительные структуры. – М.: Радио и связь, 1984. – 216 с.
3. Гузик В.Ф. Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных систем. Ч. 1: Монография. – Таганрог: Изд-во ТТИЮФУ, 2009. – 463 с.
4. (реконфиг) Евреинов Э.В. Однородные вычислительные системы, структуры и среды. – М.: Радио и связь, 1981. – 208 с.
5. Жабин В.И., Ковалев Н.А. Реализация цифровых интеграторов на ПЛИС // Проблемы автоматизации и управления. – 2007. – № 1 (19). – С. 50-55.
6. Каляев А.В. Теория цифровых интегрирующих машин и структур. – М.: Советское радио, 1970. – 472 с.
7. Каляев И.А., Левин И.И. Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры. – Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2008. – 393 с.
8. Попов Б.А., Теслер Г.С. Вычисление функций на ЭВМ: Справочник. – Киев: Наукова думка, 1984. – 600 с.
9. Байков В.Д, Смолов В.Б. Специализированные процессоры: итерационные алгоритмы и структуры. – М.: Радио и связь, 1985. – 288 с.
10. Хамухин А.А. Ячеечная модель устройства для решения дифференциальных уравнений в частных производных // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – C. 8.
11. Хамухин А.А. Реконфигурирование однородной вычислительной структуры с непрограммируемыми ячейками для решения дифференциальных уравнений в частных производных // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – Т. 316, № 5. – С. 68-72.
12. AL-ALAOUI M.A. Novel digital integrator and differentiator // Electronics Letters. – 1993. – Vol. 29, no. 4. – P. 376-378.
13. Bruce J., Mauro B., Paolo G. Physics of Fractal operators. – Springer Verilog, 2003.
14. Gupta Maneesha, Jain Madhu, Kumar B. Novel class of stable wideband recursive digital integrators and differentiators // IET Signal Processing. – 2010. – Vol. 4, no. 5. – P. 560-566.
15. Franklin F.G., Powell J.D., Emami-Naeini A. Feedback Control of Dynamic Systems / Fourth ed. AddisonWesley, MA, 1994.
16. HSU CHEN-CHIEN, WANG WEI-YEN, YU CHIH-YUNG. Genetic algorithm-derived digital integrators and their applications in discretization of continuous systems // In Proc. CEC Congress on Evolutionary Computation. Honolulu (USA), 2002. – P. 443-448.
17. Ifeachor E.C., Jervis B.W. Digital Signal Processing: A Practical Approach. Second ed. Prentice-Hall, Pearson Education Limited, Harlow, 2002.
18. McEliece R.J. Designing Discrete-Time Filters for Differentiation and Integration. EE32b Signals, Systems, and Transforms. February 4, 2002. – 7 p.
19. Mitra S.K. Digital Signal Processing. Third ed. New York: McGraw-Hill, 2006.
20. Ngo N.Q. A new approach for the design of wideband digital integrator and differentiator // IEEE Trans. Circuits Syst. II: Express briefs. – 2006. – Vol. 53, no. 9. – P. 936-940.
21. Papamarkos N., Chamzas C. A new approach for the design of digital integrators // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. – 1996. – Vol. 43, no. 9. – P. 785-791.
22. Philips C.L., Nagle H.T. Digital Control System Analysis and Design. Third ed. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1995, Ch.11.
23. Tseng C.C., Lee S.L. Digital IIR integrator design using Richardson extrapolation and fractional delay // IEEE Transactions on Circuits and Systems, part I: regular papers. – 2008. – Vol. 55, no. 8. – P. 2300-2309.
24. Woulfe M., Manzke M. Towards a field- programmable physics processor (FP3). Interaction, Simulation and Graphics Lab (ISG), Department of Computer Science, Trinity College Dublin. The Eurographics Association 2006. – 7 p.
25. Zhou Y. J., Mei T. X. FPGA BASED REAL TIME SIMULATION FOR ELECTRICAL MACHINES. School of Electronic and Electrical Engineering, The University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK. 2005. – 6 p.

Comments are closed.