Вы здесь

Методи побудови спецпроцесорів та аналого-цифрових кодерів в базисі Галуа

Автор: 
Заставний Олег Михайлович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2007
Артикул:
0407U003881
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА КОМПОНЕНТІВ СПЕЦПРОЦЕСОРІВ В БАЗИСІ ГАЛУА
2.1 Дослідження системних характеристик АЦП як базового компонента
спецпроцесорів
Аналіз структури спецпроцесорів, сигнальних процесорів та аналого-цифрових
кодерів, які використовуються в низових рівнях КС показує, що в склад їх
функціональних елементів входять одноканальні та багатоканальні АЦП. Тому при
розробці та вдосконаленні названого класу процесорів доцільним є дослідження
системних характеристик АЦП та БАЦП з метою вибору їх раціональних рішень та
застосування у складі СП.
Розрахунок основних характеристик АЦП, як показано А.І. Кондалєвим [117]
містить систему критеріїв, які визначають пошук оптимальної структури з множини
рішень S={S1, S2, …, Si,Se}, які задовольняють умовам: T(Si)?Tдоп; д(Si)?ддоп;
H(Si)?Ндоп; C(Si)?C(Sj). В яких T і д – відповідно час і похибка перетворення;
Н – надійність АЦП, виражена в ймовірності безвідмовної роботи; С – загальна
вартість.
Реалізація сучасних АЦП в інтегральному виконанні приводить до розширеня
системи перелічених критеріїв додатковими умовами: N(Si)?Nдоп; E(Si)?Eдоп;
Q(Si)?Qдоп; C0доп(Si)?C0(Sj)?+C0доп, які визначають мінімізацію числа
входо-виходів N, обмеження споживаної потужності E і тепловиділення Q, діапазон
робочих температур С0, а також інші параметри.
Одночасне задовільнення названих критеріальних умов системних параметрів АЦП є
практично недоцільним і економічно неефективним. В результаті на практиці
використовуються сімейства різних класів АЦП[104], які компромісно покривають
завдання конкретних застосувань. Враховуючи, що різні типи АЦП в своєму складі
містять багато однотипних елементів (наприклад: компаратори; ЦАП; генератори,
регістри, лічильники і т.д.), а також різні сфери застосування АЦП, важливим їх
системним параметром, як засобу обчислювальної техніки, є структурна
складність [112].
Літературні дані по розробці сучасних АЦП показують [104-110], що їх системні
властивості складності можуть бути описані характеристичним
функціоналом [106]:
SАЦП=F(m, V, k, M, H1, H2, S), (2.1)
де m – число каналів; V – швидкодія; k розрядність; M – буферна пам’ять; H1 –
апаратна складність; H2 – алгоритмічна складність; S – функціональні та
інтерфейсні характеристики.
Питання розробки теоретичних положень оцінки апаратної та алгоритмічної
складності цифрових процесорів детально розроблені та глибоко висвітлені в
роботах наукової школи М.В. Черкаського [112, 129, 130], яким запропонована
SH-модель алгоритму, що враховує апаратні засоби в явній формі:
B=,
де D – кінцева множина символів зовнішнього алфавіту; Q – кінцева множина
станів SH – моделі; q0 і qf початковий і кінцевий стани, ; G – конфігурація
апаратних засобів моделі G=(X,U), X – множина елементарних перетворювачів: {x1,
x2, …, xn}; U – множина з’єднань: {u1, u2, …, um}; P – програма; М – пам’ять.
В даній моделі використовується поняття "елементарний перетворювач" xi, який є
одиницею апаратної складності і перетворює деяку сукупність початкових вхідних
даних di в сукупність вихідних даних :
При використанні SH-моделі пропонується використовувати наступні характеристики
складності: апаратну; часову; ємнісну; програмну і структурну, де апаратна
складність - кількість елементарних перетворювачів і елементів оперативної
пам’яті; часова складність визначається кількістю елементарних перетворювачів в
максимальному шляху розповсюдження сигналу ; програмна складність визначається
за формулою:
де ; n – кількість входів керування; m – кількість дискретів часу часової
діаграми; - кількість сигналів керування l-го фрагменту часової діаграми; L –
кількість фрагментів часової діаграми, конфігурації яких не повторюються.
Структурна складність алгоритмічного пристрою визначається за наступною
формулою:
де E – кількість елементів трикутної матриці суміжності системи; n – кількість
вершин графу.
В аспекті наведених теоретичних положень оцінки апаратної, часової, структурної
та системної складності розглянемо структури та системні характеристики
існуючих одноканальних та багатоканальних АЦП, як компонентів спецпроцесорів
(табл. 2.1).
Табл. 2.1
Структури та параметри вихідних сигналів
Тип АЦП
Структура
Параметри вихідних сигналів
Паралельний [104]
Число компараторів 2k
Паралельний двійковий код, ak
ak-1
..

a1
АЦП Монте-Карло в базисі Радемахера [105]
Паралельний двійковий код, ak
ak-1
...


a1
Продовження табл. 2.1
Багатотактний послідовно-паралельний [104]
Паралельний двійковий код, ak
ak-1
...


a1
Конвеєрний [104]
Паралельний двійковий код, ak
ak-1
...


a1
Послідовно-паралельний багатоступінчатий
(AD7884)[104]
Послідовно-паралельний двійковий код,
ak


aн-1

a1
АЦП порозрядного зрівноваження [104]
Послідовний та паралельний двійковий коди,
ak ak
ak-1 ak-1
... ...
aн aн
… …
a1 a1
Розгортуючий [107]
Паралельний двійковий код, ak
ak-1
...


a