В статье рассматриваются аспекты апробации прототипа потокового рекуррентного сигнального процессора на одном из ключевых алгоритмов цифровой обработки сигналов - фильтре с конечной импульсной характеристикой. Первая попытка реализации блочного КИХ-фильтра показала высокий уровень производительности рассматриваемого прототипа. Однако избыточность потоковой программы оказалась слишком высокой. Был осуществлен анализ методов программной и аппаратной оптимизации реализации КИХ-фильтров. По результатам данного анализа определены основные направления для усовершенствования прототипа рекуррентного сигнального процессора. Средства аппаратной поддержки алгоритма Быстрого преобразования Фурье, созданные на более ранних этапах разработки прототипа, были успешно доработаны и использованы для реализации КИХ-фильтра. Данное решение позволило снизить избыточность потоковой программы реализации блочного КИХ-фильтра почти на 80% и повысить скорость загрузки отсчетов обрабатываемого сигнала.
Увеличение быстродействия разрабатываемых устройств - одна из ключевых тенденций развития современной радиотехники. Это ведет к повышению требований и к другим техническим параметрам: помехозащищенности, стабильности, надежности и т. д. Широкополосные усилители являются одним из видов быстродействующих устройств. В свою очередь, к перспективным устройствам широкополосного усиления относят усилитель с распределенным усилением (УРУ), относящийся к классу устройств, работающих по принципу направленного сложения высокочастотных сигналов. В данной статье приведен обзор существующих структур интегральных УРУ, особенность их работы, преимущества и недостатки в сравнении с другими видами широкополосных усилителей. Из-за разнообразия архитектур УРУ требования к технологическому процессу варьируются. Материалы, на базе которых и проектируются усилители, имеют свои плюсы и минусы. В связи с этим, особое внимание было обращено на два популярных технологических процесса используемых в УРУ, а именно GaN и GaAs. Помимо этого, в работе представлена сводная таблица по имеющимся на рынке микросхемам.
Выполнен анализ современного состояния разработок интегральных микросхем (ИМС) для жестких условий эксплуатации, на основании которого предложено использование арсенид-галлиевой технологии HBT-HEMT. Представлены результаты приборно-технологического (TCAD) моделирования электрических характеристик гетеропереходного биполярного транзистора со структурой pnp-типа на основе GaAs. Определены следующие основные параметры: напряжение Эрли Va, коэффициент усиления базового тока в схеме с общим эмиттером BETA, напряжение пробоя промежутка коллекторэмиттер VK3BR, граничная частота /гр. Исследовано влияние на указанные параметры атомарного состава x соединения AlGaAs, ширины активной базы WE и даны рекомендации по выбору их оптимальных значений. Приведена оценка изменения параметров приборной структуры pnp-HBT при вариации температуры.
Рассмотрена математическая модель ячейки цилиндрической формы магнитной памяти произвольного доступа на основе спинового эффекта Холла. В приближении однородного намагничивания построена система дифференциальных уравнений, описывающая динамику намагниченности в свободном ферромагнитном слое ячейки. Проведен ее качественный анализ.
В настоящее время предложены методы повышения надежности SPN-криптосистем, основанные на применение полиноминальной системы классов вычетов. Применение подобных кодов позволяет перенести вычисления из области GF(28) в область GF(24), что положительно отражается на скорости и надежности функционирования вычислительных систем. В данной статье описываются результаты применения подобных технологий в процедурах SubBytes и MixColumns SPN-систем, исследуется эффективность корректирующей способности подобных кодов, оценивается выигрыш относительно классического варианта построения криптосистем.
В статье рассмотрены ограничивающие производительность недостатки микроархитектур популярных 32-разрядных софт-процессоров для встраиваемых систем на основе ПЛИС. Предложена микроархитектура софт-процессора на базе архитектуры RISC-V, лишенная рассмотренных недостатков. Проведена верификация и оценка аппаратных характеристик разработанного софт-процессора. Разработанный софт-процессор имеет на 17% большую производительность по сравнению с рассмотренными решениями.
Описаны характеристики разработанного 32-разрядного микропроцессора с архитектурой набора команд RISC-V. Рассмотрены его основные модули и доступные конфигурации, а также возможные сферы применения данного микропроцессора. Описана конструкция и характеристики тестовой микросхемы на основе разработанного микропроцессора, а также измерено её энергопотребление и падение напряжения на линиях питания при напряжении питания 3,3 В и 5 В. Проведён анализ производительности различных конфигураций микропроцессора. Представлен сравнительный анализ производительности разработанного микропроцессора и его аналогов. Проведён анализ зависимости площади, занимаемой микропроцессором на кристалле от его конфигурации. Сделаны выводы об оптимальности применения определённых конфигураций микропроцессора для решения различных типов задач.
Удаленные лаборатории вызывают растущий интерес у исследователей по всему миру. Такие лаборатории преимущественно создаются для конкретных учебных условий, поэтому невозможно в полной мере использовать стороннюю лабораторию для проведения онлайн-занятий в МИЭМ НИУ ВШЭ, на дисциплинах, где используются ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы). Предлагаемое решение представляет собой удаленную лабораторию, состоящую из серверной и клиентской частей, а эксперименты - взаимодействие с платами ПЛИС с возможностью управления кнопками и переключателями, что позволяет максимально приблизить работу в удаленной лаборатории к практическим занятиям по изучению ПЛИС. Результаты экспериментов показывают, что удаленная лаборатория имеет ряд преимуществ перед существующими средствами для проведения практических занятий.
В основе функционирования сверточных нейронных сетей (СНС) лежит операция умножения вектора на матрицу, в связи с чем для построения производительных СНС требуется разработка быстродействующих вычислителей. Один из путей проектирования таких устройств связан с аппаратной реализацией алгоритмов быстрого умножения, в частности алгоритмов умножения на группу разрядов (алгоритмы Бута, Мак-Сорли и др.). Полученные матричные структуры могут быть оптимизированы при разработке топологии с целью минимизации площади кристалла. В статье рассматриваются варианты ускорения работы умножителей с использованием методов умножения на группу разрядов, предложены варианты топологических реализаций рассмотренных решений, позволяющие достичь компромисса между быстродействием и площадью кристалла.
В статье рассматриваются варианты отображения классической программной конструкции «цикл» в потоковую парадигму программирования, реализованную в архитектуре параллельной потоковой вычислительной системы (ППВС). Кратко описаны потоковая модель вычислений с динамически формируемым контекстом и реализующая её архитектура ППВС. Приведены примеры, поясняющие специфику использования вариантов отображения конструкции «цикл». Отдельно описаны методы контроля окончания циклов. Проанализированы преимущества и недостатки описанных вариантов и методов.