KFU. Card publication. Разработка универсального настраиваемого вычислителя целочисленного квадратного корня на базе ПЛИС

KAZAN
FEDERAL UNIVERSITY

- RUS
- 中文
- ES

РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО НАСТРАИВАЕМОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЯ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО КВАДРАТНОГО КОРНЯ НА БАЗЕ ПЛИС

Form of presentation

Articles in Russian journals and collections

Year of publication

2022

Язык

русский

Authors, employees of KFU

Mosin Sergey Gennadevich, author

Other authors

Voloshhuk Sergey Sergeevich, author

Matyukha Vladimir Aleksandrovich, author

Bibliographic description in the original language

Matyukha V.A., Voloshhuk S.S., Mosin S.G. Razrabotka universalnogo nastraivaemogo vychislitelya celochislennogo kvadratnogo kornya na baze PLIS // Izvestiya vuzov. Elektronika. 2022. T. 27. № 2. S. 205–217. DOI: 10.24151/1561-5405-2022-27-2-205-217.

Annotation

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является основой поступательного развития инфокоммуникационных технологий. Разработка новых и улучшение тактико-технических характеристик существующих аппаратно-программных систем связаны с применением аппаратных ускорителей, реализующих специализированные алгоритмы обработки сигналов. Извлечение квадратного корня (ИКК) – одна из часто используемых операций в ЦОС. Поиск эффективного алгоритма выполнения операции ИКК и его аппаратная реализация в базисе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) позволяют существенно повысить производительность реальных систем. Современные ПЛИС предоставляют возможность задействовать не только стандартную логику для реализации проекта, но и более сложные внутренние функциональные блоки, например, логические элементы, умножители, блоковую память и т.д. Знания архитектурных особенностей ПЛИС можно использовать при выборе эффективного алгоритма выполнения ОИКК в виде решения многокритериальной задачи дискретной оптимизации. В работе представлены результаты сравнительного анализа алгоритмов выполнения операции ИКК. Предложена поведенческая модель и реализация IP-ядра целочисленного извлечения корня квадратного с настраиваемыми ограничениями: разрядность входных данных от 8 до 128 бит, возможность скалярной и векторной обработки и др. Проведены верификация модели и тестирование ее аппаратной реализации в базисе ПЛИС Xilinx – xc7z045ffg900-2. Представлены результаты экспериментальных исследований и сравнение с ядром Xilinx LogiCORE? CORDIC IP. Предложенное решение обеспечивает снижение занимаемой площади ПЛИС за счет сокращения числа используемых функциональных блоков и повышение максимальной тактовой частоты до 641 МГц.

Keywords

цифровая обработка сигналов, операция извлечения квадратного корня, ОИКК, ПЛИС, система на кристалле, не восстанавливающий алгоритм

The name of the journal

Известия вузов. Электроника

Please use this ID to quote from or refer to the card

https://repository.kpfu.ru/eng/?p_id=266429&p_lang=2

Full metadata record

Field DC	Value	Language
dc.contributor.author	Mosin Sergey Gennadevich	ru_RU
dc.contributor.author	Voloshhuk Sergey Sergeevich	ru_RU
dc.contributor.author	Matyukha Vladimir Aleksandrovich	ru_RU
dc.date.accessioned	2022-01-01T00:00:00Z	ru_RU
dc.date.available	2022-01-01T00:00:00Z	ru_RU
dc.date.issued	2022	ru_RU
dc.identifier.citation	Матюха В.А., Волощук С.С., Мосин С.Г. Разработка универсального настраиваемого вычислителя целочисленного квадратного корня на базе ПЛИС // Известия вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 2. С. 205–217. DOI: 10.24151/1561-5405-2022-27-2-205-217.	ru_RU
dc.identifier.uri	https://repository.kpfu.ru/eng/?p_id=266429&p_lang=2	ru_RU
dc.description.abstract	Известия вузов. Электроника	ru_RU
dc.description.abstract	Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является основой поступательного развития инфокоммуникационных технологий. Разработка новых и улучшение тактико-технических характеристик существующих аппаратно-программных систем связаны с применением аппаратных ускорителей, реализующих специализированные алгоритмы обработки сигналов. Извлечение квадратного корня (ИКК) – одна из часто используемых операций в ЦОС. Поиск эффективного алгоритма выполнения операции ИКК и его аппаратная реализация в базисе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) позволяют существенно повысить производительность реальных систем. Современные ПЛИС предоставляют возможность задействовать не только стандартную логику для реализации проекта, но и более сложные внутренние функциональные блоки, например, логические элементы, умножители, блоковую память и т.д. Знания архитектурных особенностей ПЛИС можно использовать при выборе эффективного алгоритма выполнения ОИКК в виде решения многокритериальной задачи дискретной оптимизации. В работе представлены результаты сравнительного анализа алгоритмов выполнения операции ИКК. Предложена поведенческая модель и реализация IP-ядра целочисленного извлечения корня квадратного с настраиваемыми ограничениями: разрядность входных данных от 8 до 128 бит, возможность скалярной и векторной обработки и др. Проведены верификация модели и тестирование ее аппаратной реализации в базисе ПЛИС Xilinx – xc7z045ffg900-2. Представлены результаты экспериментальных исследований и сравнение с ядром Xilinx LogiCORE? CORDIC IP. Предложенное решение обеспечивает снижение занимаемой площади ПЛИС за счет сокращения числа используемых функциональных блоков и повышение максимальной тактовой частоты до 641 МГц.	ru_RU
dc.language.iso	ru	ru_RU
dc.subject	цифровая обработка сигналов	ru_RU
dc.subject	операция извлечения квадратного корня	ru_RU
dc.subject	ОИКК	ru_RU
dc.subject	ПЛИС	ru_RU
dc.subject	система на кристалле	ru_RU
dc.subject	не восстанавливающий алгоритм	ru_RU
dc.title	Разработка универсального настраиваемого вычислителя целочисленного квадратного корня на базе ПЛИС	ru_RU
dc.type	Articles in Russian journals and collections	ru_RU