Инструментарий «Fused Datapath»
Высокопроизводительный инструментарий с поддержкой вычислений с плавающей запятой компании Altera (Intel), известный как «fused datapath», показан на рисунке 14.
Рисунок 14
Этот инструментарий позволяет разработчику строить смешанные процессы обработки векторов сигналов с поддержкой вычислений с фиксированной и плавающей запятой. Этот инструмент анализирует требования к нормализации и проходит эти стадии только когда необходимо. Названная технология лидирует в значительном сокращении логических ресурсов, маршрутизации и ресурсов на на основе умножителей. Это приводит к гораздо большей рабочей частоте даже в очень сложных разработках с операциями с плавающей запятой.
Поскольку представление IEEE 754 требуется для обеспечения совместимости со стандартами с плавающей запятой, то все функции с плавающей запятой поддерживают этот интерфейс в пределах каждой функции независимо от того, что это — быстрое преобразование Фурье, обращение матрицы, синусоидальная функция или какая-то специальная функция данных.
Инструментарий «fused datapath» вероятно получает результаты, отличные от микропроцессорного стандарта IEEE 754. Основная причина этих отличий в том, что эти операции с плавающей запятой не ассоциативны. Сложение одного и того же набора чисел в противоположность результату имеет порядок с наименее значащим битом (LSB — least significant bits). Для верификации метода «fused-datapath», соответствующий инструмент позволяет разработчику определять точность и сравнивать полученные аппаратные результаты с результатами симуляции. Компанией Altera (Intel) была проанализировала точность методологии «fused-datapath» и получила результат, что статистически более точный по сравнению с IEEE 754.
Инструментарий «fused-datapath» интегрирован в расширенный набор инструментов DSP Builder, поддерживаемый программным обеспечением MATLAB и Simulink компании MathWorks. Этот метод позволяет легко просимулировать реализацию в ПЛИС операций с фиксированной или плавающей запятой. Рисунок 15 иллюстрирует как комплексные типы с плавающей запятой, и с одинарной и с двойной точностью, используются совместно с типами с фиксированной запятой.
Рисунок 15
Библиотека функций с плавающей запятой
Функции math.h — это простые функции, представленные в простой библиотеки С — тригонометрические, логарифмические, экспоненциальные, квадратного корня, а также простые, как деление. Эти функции поддерживаются в инструментарии «fused-datapath» и соответствующая библиотека доступна разработчикам.
Одна и наиболее частых функций требует динамического диапазона в обращении матриц. ДЛя обеспечения этих операций библиотека включает поддержку линейной алгебры, включая следующие инструменты:
- перемножение матриц
- разложение Холецкого (используется в обращение матриц)
- LU разложение (используется в обращение матриц)
- QR разложение (используется в обращение матриц)
DSP Builder поддерживает комплексное и векторное представление. В добавок, операции с фиксированной и плавающей запятой могут быть легко смешаны в пределах одной разработки. Это существенно для эффективной реализации операторов линейной алгебры во многих алгоритмах, которые используются в радиолокационных системах следующих поколений. Это также позволяет повторно использовать технологии. В итоге, комплексная библиотека позволяет заказчикам создавать объёмные, сложные и высокооптимизированные решения.
Заключение
ПЛИС компании Altera (Intel) с поддержкой операций с плавающей запятой предоставляет лучшее решение для цифровой обработке сигналов в радиолокационных приложениях. ПЛИС предлагают лучший размер, вес и соотношение потребляемой мощности к производительности. Также они позволяют сократить задержку в системе при этом увеличить динамический диапазон и уменьшить потери. За счёт комбинирования высокооптимизированных аппаратных функций и патентованной библиотеки функций цифровой обработки сигналов с плавающей запятой, радиолокационные системы разработанные с ПЛИС компании Altera (Intel) позволяют достигнуть новые уровни производительности для современных гражданских и военных применений.
Ссылки
- Bores Signal Processing, Introduction to DSP—DSP Processors: Data Formats, December, 2010. http://www.bores.com/courses/intro/chips/6_data.htm
- Jeffs, Brian D. Beamforming: A Brief Introduction, Presentation, (Brigham Young University, October, 2004).
- Harris, Fredric J. Multirate Signal Processing for Communication Systems, Chapter 6,(Prentice Hall, ISBN 0-13-146511-2).
- Richards, Mark A. Fundamentals of Radar Signal Processing, Chapter 9, (McGrawHill, ISBN 0-07-144474-2).
- Worsham, Richard. Northrop Grumman Radar Notes, et al, Presented at Radar 2010 Conference, May, 2010
Источники
- https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/wp/wp-01156-dsp-radar.pdf
Материал предназначен для использования в образовательных целях