Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№1
Ожидается:
24 Декабря 2024
Статьи журнала №4 2015
11. Проблемы создания высокотемпературных вычислительных систем [№4 за 2015 год]Авторы: Бобков С.Г. (bobkov@cs.niisi.ras.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (директор);
Аннотация: В статье рассматриваются проблемы создания высокотемпературных электронных компонент для нефтяной, газовой, авиационной и космической отраслей. Рассмотрены пути развития систем Умных скважин. Создание отечественных систем Умных скважин, помимо решения задачи импортозамещения, позволит существенно снизить стоимость оборудования. Так, стоимость электронно-управляемых задвижек вблизи перфорационных отверстий Умной скважины могла бы быть снижена с нескольких сотен тысяч долларов до десятков. Аналогичные проблемы существуют и в космической отрасли: стоимость западного вычислителя космического применения может достигать полумиллиона евро, аналогичный отечественный вычислитель до 10 раз дешевле. Полеты в дальний космос потребуют, помимо высокой радиационной стойкости, функционирования в широком диапазоне температур. В статье представлены технические данные базовых микросхем разработки НИИСИ РАН с температурой функционирования до +125 ºС и пути повышения температуры их функционирования. Показана принципиальная возможность создания высокотемпературных микросхем на их основе.
Abstract: The article considers the problems of creating high-temperature electronic components for oil, gas, aviation and space industries. It also describes the ways to develop Intelligent Wells (IW) systems. Creation of domestic Intelligent Wells systems would solve not only an import substitution problem; it would also allow reducing the equipment cost significantly. Thus, the cost of electronically controlled valves near perforations of an Intelligent Wells could be reduced from several hundreds of thousands dollars to several tens of thousands. The space industry has similar problems. The price of Western space-related computer can reach half a million euros, and our domestic analogue can be 10 times cheaper. In addition to high radiation resistance, flights to deep space will require functioning in a wide temperature range. The paper considers basic SRISA chips for space applications with functioning temperature up to +125°C, as well as the ways to increase the temperature range. The paper also shows the possibility of creating high temperature chips based on them.
To determine the possibility of using these chips in high temperature applications, there have been conducted some studies of the chips with the operation temperature 150°C. The results showed that are at this temperature the operation frequency falls by 10% on average, increasing of power consumption is insignificant. This indicates that the stocks in the project and manufacturing technology are enough.
Ключевые слова: микропроцессор, коммутатор serial rapidio, коммутатор spacewire, система на кристалле, кни-технология, интеллектуальная скважина, высокотемпературная электроникаKeywords: microprocessor, serial rapidio switch, spacewire switch, system on a chip, soi technology, intelligent well, high temperature electronics
Просмотров: 12100
12. Моделирование подстилающей поверхности в имитационных системах [№4 за 2015 год]
Авторы: Мамросенко К.А. (kirillam@ya.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (руководитель Центра), кандидат технических наук; Решетников В.Н. (rvn_@mail.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий ФНЦ НИИСИ РАН (профессор), доктор физико-математических наук;
Аннотация: В работе приводятся методы визуализации земной поверхности и наземных объектов с описанием применения в авиационно-космической отрасли. Показаны особенности моделирования подстилающей поверхности с использованием спутниковых снимков, данных SRTM. Рассмотрена организация хранения исходных данных в форматах Tile Map Service и Keyhole Markup Language. С развитием систем дистанционного зондирования Земли, а также систем обработки полученных данных стали применяться методы визуализации земной поверхности с использованием спутниковых снимков. Например, со спутника GeoEye-1 можно получить снимки с разрешением 0,5 метра на пиксель. В целях оптимизации производительности такие снимки хранят в виде тайлов – небольших изображений одинакового размера, которые являются фрагментами большого изображения. Описан способ повышения производительности подсистемы визуализации при отображении множественных однотипных объектов, при котором выполняется последовательный обход всех узлов модели для клонирования и на основе данных собирается новая модель, содержащая необходимое количество экземпляров исходной модели. Массив вершин исходной модели изменяется с целью помещения экземпляра модели в необходимое пространственное положение. Массивы нормалей и текстурных координат копируются без изменений. Однако возможны ситуации, при которых число вершин в модели больше числа текстурных координат, в этом случае для объединения геометрий на место недостающих текстурных координат записываются значения из следующего экземпляра модели, что может привести к неправильному наложению текстуры. Во избежание подобной ситуации в недостающие текстурные координаты записываются нулевые значения.
Abstract: The work presents the methods of the earth\'s surface and ground elements visualization and their usage in the aerospace industry. It also shows the features of the underlying surface modeling using satellite imagery, SRTM data. The authors consider how initial data is stored in the Tile Map Service and Keyhole Markup Language formats. Development of the earth remote sensing and data processing systems allowed using earth surface visualization techniques with satellite images as textures. For example, the GEOEYE-1 satellite makes it possible to obtain images with the resolution of 0.5 meters per pixel. In order to optimize performance the images are stored as tiles, which are small images of the same size, fragments of a big picture. The paper describes the method for increasing the visualization subsystem performance when displaying multiple objects of the same type. This method makes the sequent bypassing of all nodes of the model to clone and assembles a new model, which contains the required number of copies of the original model. An array of vertices of the original model is changed in order to place a sample model in the desired spatial position. An array of normals is copied without changes, as well as an array of texture coordinates. However, it is possible that the number of vertices in the model is bigger than the number of texture coordinates. In this case missing texture coordinates are replaced by the values from the next sample model, which can lead to incorrect texture mapping. To avoid such situations missing texture coordinates values are set to zero.
Ключевые слова: tms, ландшафт, визуализация, тренажерно-обучающие системыKeywords: tms, terrain, render, training simulation systems
Просмотров: 11411
13. Эргономичный голосовой интерфейс управления антропоморфным роботом [№4 за 2015 год]
Авторы: Михайлюк М.В. (mix@niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, доктор физико-математических наук; Торгашев М.А. (mtorg@mail.ru) - НИИСИ РАН, г. Москва, кандидат физико-математических наук; Омельченко Д.В. (denvikom@gmail.com) - ФНЦ НИИСИ РАН (ведущий программист);
Аннотация: Антропоморфные роботы (роботы, по своему строению похожие на человека) находят широкое применение в различных областях научной и хозяйственной деятельности. Это объясняется не только психологическими моментами, но и тем, что многие объекты, созданные человеком, приспособлены для манипулирования именно его руками. Однако эргономичное управление такими роботами является серьезной и актуальной проблемой. Стандартные компьютерные интерфейсные устройства (клавиатура, мышь, джойстик и т.д.) не обеспечивают достаточный уровень эргономики. Использование пультов управления тоже затруднительно, так как каждый управляющий элемент пульта обычно воздействует на один шарнир робота. В качестве альтернативы для управления часто используют экзоскелеты, представляющие собой жесткие шарнирные конструкции, надеваемые оператором и соответствующие строению человеческого тела. С помощью экзоскелета можно реализовать так называемый копирующий режим управления, при котором робот будет в точности повторять движения оператора. Тем не менее, использование экзоскелета часто затруднительно в силу либо его большого веса, либо невозможности работы с ним в скафандре. В данной работе предлагается голосовой интерфейс управления роботом. Идея заключается в том, что при произнесении оператором команды производится ее распознавание и в случае успеха запускается на выполнение заранее подготовленный скрипт, в соответствии с которым робот выполняет заданное действие. Апробация предложенных методов и алгоритмов показала возможность их успешного использования в качестве эргономичного интерфейса голосового управления антропоморфными роботами.
Abstract: Anthropomorphic robots (robots structurally similar to human beings) are widely used in various fields of scientific and economic activity. It is due to psychological factors, as well as to the fact, that many man-made objects are adapted to manipulate by human hands. However, ergonomic control of such robots is a serious and pressing problem. Standard computer interface devices (keyboard, mouse, joystick etc.) do not provide a sufficient level of ergonomics. Using control panels is also difficult because each control panel element usually affects one joint of the robot. Or alternatively, exoskeletons are often used for control. They are rigid articulated construction worn by an operator and match the organization of human body. An exoskeleton allows implementing the so called copying control mode when the robot will follow the operator’s exact movements. However, the exoskeleton is often difficult to use, either because of its great weight, or because it is impossible to use it in the suit. This paper proposes a voice interface to control a robot. The idea is that when the operator’s command is pronounced it is recognized and then in case of success the prepared script starts running, so the robot performs the specified action. Testing of the proposed methods and algorithms showed that it is possible to use them as an ergonomic interface of anthropomorphic robots\' voice control.
Ключевые слова: виртуальное моделирование, имитационно-тренажерные комплексы, антропоморфный робот, голосовой интерфейсKeywords: virtual modeling, simulation and training complexes, anthropomorphic robot, voice interface
Просмотров: 10344
14. Концепция математического и компьютерного моделирования тепловых процессов в электронных системах [№4 за 2015 год]
Авторы: Мадера А.Г. (alexmadera@mail.ru) - НИИСИ РАН (профессор, зав. отделом), доктор технических наук;
Аннотация: В статье излагаются концепции теплового проектирования электронных систем, а также требования к математическому и компьютерному моделированию тепловых процессов в электронных системах. Сформулированы требования к математическим моделям, обеспечивающим адекватное моделирование тепловых процессов при тепловом проектировании электронных систем. Согласно им, математические модели должны быть динамическими, нелинейными, интервально стохастическими, учитывать влияние эффекта тепловой обратной связи (взаимодействие между тепловыми и электрическими режимами в электронной системе), а также статистический технологический разброс электрических и тепловых определяющих параметров элементов в электронной системе. Полученные уравнения математической модели тепловых процессов в электронной системе удовлетворяют сформулированным требованиям и представляют собой систему нестационарных, нелинейных, интервально стохастических дифференциальных уравнений в обыкновенных производных первого порядка. Разработанные концепции и математические модели могут быть положены в основу создаваемого многофункционального программного комплекса теплового проектирования электронных систем.
Abstract: The article presents the concepts of electronic systems thermal design, as well as the requirements to mathematical and computer simulation of thermal processes in electronic systems. The author formulates the requirements to the mathematical models, which provide adequate simulation of thermal processes when thermal designing of electronic systems. According to these requirements, the mathematical models must be dynamic, nonlinear, stochastic in intervals, consider the effect of thermal feedback (interaction between thermal and electrical modes in the electronic system) as well as statistical technology spread of electric and thermal defining parameters of elements in the electronic system. The obtained equations of the mathematical model for thermal processes in electronic systems meet the stated requirements. They are a system of the time-dependent, nonlinear, stochastic interval ordinary first-order derivatives. The developed concepts and mathematical models may be taken as the base of the multi-functional software package for thermal design of electronic systems.
Ключевые слова: тепловая обратная связь, стохастический, интервальный, нелинейный, динамический, компьютерное моделирование, математическая модель, тепловой процесс, электронная системаKeywords: thermal feedback, stochastic, interval, nonlinear, dynamic, computer modeling, mathematical model, thermal process, electronic system
Просмотров: 12947
15. Высокопроизводительный блок интерфейса RapidIO для создания многоядерных микропроцессоров с виртуальными каналами RapidIO [№4 за 2015 год]
Авторы: Козлов Н.А. (kozlov_n@cs.niisi.ras.ru) - ФНЦ НИИСИ РАН (младший научный сотрудник), Аспирант ; Бобков С.Г. (bobkov@cs.niisi.ras.ru) - Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, г. Москва (директор);
Аннотация: Одним из основных направлений повышения производительности вычислительных систем является создание многоядерных и многопроцессорных систем. Современные многопроцессорные системы, как правило, строятся на базе коммуникационных сред. К наиболее распространенным высокопроизводительным средам относятся сети HyperTransport, PCIExpress, ASI, RapidIO, VXS, StarFabric, Ethernet 10 Gb, InfiniBand, Myrinet. Коммуникационные среды создаются на внутрикристальном, модульном, межмодульном и межмашинном уровнях. Стандарт RapidIO ориентирован на создание трех последних сред и, таким образом, позволяет значительно унифицировать многопроцессорные системы. Для дальнейшей унификации с целью повышения надежности и снижения трудозатрат на разработку необходима унификация модуля обмена между ядром микропроцессора и внешней средой. В статье рассматривается унифицированный блок (блок RIO-AXI) перехода с внутрипроцессорной шины AXI на внешнюю шину RapidIO, позволяющий создавать как многоядерные процессоры, так и коммутаторы с коммуникационной средой RapidIO.
Abstract: One of the main methods of improving computing systems performance is the development of multi-core and multiprocessor systems. Modern multiprocessor systems are usually based on the communication environment. The most popular high-performance network environments are: HyperTransport, PCI Express, ASI, RapidIO, VXS, StarFabric, 10GB Ethernet, InfiniBand, Myrinet. A communication environment is created on chip level, module level, inter-module level and inter-machine level. The RapidIO standard is focused on creating the last three environments and thus we can unify a multiprocessor system. For further unification we need to develop the module of the exchange between the microprocessor’s core and the external environment in order to improve the reliability and reduce labor effort. The article discusses a unified adapter block (RIO-AXI) for a transition from on-chip AXI bus to the external RapidIO bus to create as multicore processors as well as switches with RapidIO environment.
Chip production technology improvement and increase in the number of transistors in the chips until 2003 has led to permanent growth of microprocessor frequency up to 3–4 GHz. However, further increase in frequency has caused a substantial increase of power consumption and heat dissipation, which is impossible to withdraw from crystals using standard means.
Increased productivity has been achieved by expenses on complicated architecture of microprocessor cores, additional functions, coprocessors and, most importantly, by creating multi-core microprocessors and multiprocessor systems. Therefore, a high-performance communication environment is emphasized. RapidIO communication environment is one of the most promising. The RapidIO standard is designed specifically to meet critical requirements of real-time applications, which are: low latency, determinism, reliability and scalability, reduction of power consumption, size and weight.
Ключевые слова: виртуальный канал, многоядерный процессор, rapidio, коммутаторKeywords: virtual channel, multi-core processor, RapidIO, switch
Просмотров: 9795
16. Поддержка протокола MPI в ядре ОС Linux для многопроцессорных вычислительных комплексов на базе высокоскоростных каналов RapidIO [№4 за 2015 год]
Автор: Кулешов А.С. (rndfax@cs.niisi.ras.ru) - ФНЦ НИИСИ РАН (аспирант);
Аннотация: Решение вычислительных задач на многопроцессорных вычислительных комплексах в конечном итоге опирается на определенный программный интерфейс передачи данных. Таким наиболее распространенным интерфейсом является интерфейс передачи сообщений MPI, который определяет стандарт передачи данных для конечных пользовательских программ. В статье показана реализация протокола MPI для разработанной в НИИСИ РАН микросхемы 1890ВМ6Я, являющейся основой для многопроцессорных вычислительных комплексов различного назначения, узлы которого могут быть связаны через высокоскоростные каналы RapidIO. Для реализации были взяты наиболее распространенная библиотека MPI – MPICH и хорошо зарекомендовавшее себя в суперкомпьютерных вычислениях ядро ОС Linux. MPICH в базовой поставке предоставляет различные сетевые модули, реализующие связку интерфейса библиотеки с определенными транспортными драйверами: tcp (Ethernet TCP/IP), ib (Infiniband), mx (Myrinet eXpress) и другими. Задействование наиболее подходящего под архитектуру RapidIO сетевого модуля mx позволило сосредоточиться только на разработке Linux-драйвера для контроллера RapidIO. Особенности контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я, интерфейса MPI и идея использования канала RapidIO для других, отличных от MPI целей позволили создать достаточно универсальный стек передачи сообщений через канал RapidIO без избыточных копирований данных. В конце статьи приведены результаты работы тестовых MPI-программ, таких как NAS Parallel Benchmarks и OSU Micro-Benchmarks, на 4 узлах через канал RapidIO, дано заключение о проделанной работе и подведен итог использования контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я в качестве транспортной среды для протокола MPI.
Abstract: Solving calculus problems using multiprocessor computing systems refers to a certain data transfer programming interface. The most well-known interface is the message passing interface (MPI), which defines the standard of API functions to transfer data between nodes for end-user programs. This paper presents MPI implementation for SoC 1890VM6IA developed in SRISA RAS. It is a base for multipurpose multiprocessor computing systems, nodes of which can be connected through high speed RapidIO channels. To implement it we took MPICH, which is the most widespread library of MPI, and Linux kernel that proved itself as the best solution for supercomputing. MPICH basic configuration includes different network modules, which implement API for specific transport drivers: tcp (Ethernet TCP/IP), ib (Infiniband), mx (Myrinet eXpress) and others. Using network module mx, which is well-fitting for RapidIO architecture, gave the opportunity to focus only on the development of the Linux driver for RapidIO controller. The features of RapidIO controller of 1890VM6IA, MPI interface and the idea of using RapidIO channel for purposes other than MPI in Linux, allowed implementing a message passing stack with the some degree of universality using RapidIO channel without unnecessary data copying. In the end of the paper there are the results of different MPI test programs such as NAS Parallel Benchmarks and OSU Micro-Benchmarks for 4 nodes using the RapidIO channels. The author made a conclusion and summarized the results using RapidIO controller of 1890VM6IA SoC as a transport facility for MPI.
Ключевые слова: linux, mpich, mpi, rapidioKeywords: linux, mpich, MPI, RapidIO
Просмотров: 10041
17. Система визуализации текстурированных моделей планет для тренировок проведения космических экспериментов [№4 за 2015 год]
Автор: Тимохин П.Ю. (webpismo@yahoo.de) - ФНЦ НИИСИ РАН (научный сотрудник);
Аннотация: Современным инструментом для проведения тренировок космических экспериментов, связанных с наблюдением планеты с околопланетной орбиты, является визуализация в масштабе реального времени виртуальной трехмерной модели планеты с детализированными текстурами, созданными на основе спутниковых снимков. Исследования показывают, что размеры и объем необходимых текстур существенно превышают аппаратно допустимые значения современных графических ускорителей (сверхбольшие текстуры), что не позволяет загружать их целиком в видеопамять и аппаратно обрабатывать. В статье описываются технология и программная реализация, позволяющие визуализировать в масштабе реального времени сверхбольшие текстуры планет, разбитые на небольшие участки одинакового размера (страницы). Ключевая идея предложенной технологии состоит в сокращении временных затрат на отбор видимых страниц сверхбольшой текстуры путем распараллеливания вычислений на графическом процессоре (GPU) с помощью ряда разработанных шейдерных программ. Технология обеспечивает текстурную детализацию для моделируемой поверхности планеты, наиболее близкую к разрешению экрана, а также позволяет визуализировать на виртуальной поверхности планеты в масштабе реального времени сверхбольшие текстуры, имеющие различное исходное разрешение. Предложенная технология реализована в программном комплексе визуализации детализированных текстур планет, который интегрируется во внешнее приложение. Созданный программный комплекс также снабжен модулем расчета орбитального положения наблюдателя и пользовательским интерфейсом для управления полетом наблюдателя. В работе выполнена апробация реализованного программного комплекса в составе системы визуализации трехмерных виртуальных сцен, которая показала его адекватность поставленным задачам. Разработанный программный комплекс может быть использован как для улучшения характеристик существующих тренажерных систем по проведению космических экспериментов, так и для построения новых перспективных тренажеров.
Abstract: A modern tool to train space experiments related to the planet observation from a circumplanetary orbit is real-time visualization of virtual 3D planet model with detailed textures based on satellite images. Studies show that the size and memory space required for such textures significantly exceeds the capability of modern graphics accelerators (extra-large textures). This does not allow loading such textures in video memory completely and their hardware processing. This article describes a technology and software implementation which allows real-time visualizing of extra-large planet textures divided into small pieces of an equal size (pages). The key idea of the proposed technology is to reduce time costs for visible pages selection using GPU parallelizing computations by means of developed shader programs. The technology provides texture detailing of the simulated planet surface to fit the screen resolution. It also allows real-time visualizing multiple extra-large textures with different initial resolution on a virtual planet surface. The proposed technology is implemented in the planet texture visualization software package, which can be integrated in an external application. The created software package is also equipped with a module which calculates a observer\'s orbital position, as well as a user interface to control an observer\'s flight. The paper considers testing of the implemented software package as a part of 3D virtual scene visualization system. The results show that it meets all the requirements. The developed software package can be used both to improve features of existing simulators for space scientific experiments and to build new promising ones.
Ключевые слова: реальное время, сверхбольшая текстура, виртуальная планета, космический эксперимент, визуализацияKeywords: real time, extra-large texture, virtual planet, space experiment, render
Просмотров: 10541
18. Определение коллизий аппроксимирующих сфер и прямоугольных параллелепипедов в системах трехмерного моделирования [№4 за 2015 год]
Автор: Трушин А.М. (leha_trushin@mail.ru) - ФНЦ НИИСИ РАН (научный сотрудник);
Аннотация: В системах трехмерного моделирования виртуальные объекты могут сталкиваться друг с другом. Определение таких столкновений (коллизий) является неотъемлемой частью любого физического движка. Для физических движков важнейшую роль играет скорость их расчетов. Для поддержки режима реального времени расчеты одного кадра моделирования не должны превышать 40 мс для обеспечения визуализации не менее 25 кадров в секунду, поэтому к системе расчета динамики в целом и к определениям коллизий в частности предъявляется требование разработки быстрых и эффективных алгоритмов. Определение коллизий объектов произвольной формы – трудная задача, имеющая высокую вычислительную сложность, поэтому широко применяется метод определения коллизий при помощи аппроксимирующих контейнеров. В этом случае формы виртуальных объектов описываются (аппроксимируются) различными геометрическими примитивами и задача определения коллизий самих объектов сводится к определению коллизий их аппроксимирующих контейнеров. Широкое распространение получили такие примитивы, как прямоугольные параллелепипеды и сферы. Алгоритмы определения коллизий бывают априорными и апостериорными. Априорные алгоритмы предсказывают коллизии тел, а апостериорные определяют коллизии уже по факту пересечения самих объектов. При этом априорные алгоритмы в общем случае обладают значительно большей вычислительной сложностью ввиду большего объема входных данных. В связи с этим в физических движках, ориентированных на моделирование динамики в режиме реального времени, в основном используются апостериорные алгоритмы определения коллизий. Настоящая работа посвящена разработке быстрых и эффективных апостериорных алгоритмов определения коллизий сфер между собой и сфер с прямоугольными параллелепипедами.
Abstract: Virtual objects in 3D modeling systems may collide with each other. Collision detection is an integral part of any physical engine. The speed of calculation is crucial for physical engines. In real -time mode one simulation frame calculations should not exceed 40 ms to visualize at least 25 frames per second. Therefore, there is a need in development of fast and efficient algorithms for the dynamics calculation system and for collision detection in particular. Collision detection of complex shape\'s objects is a difficult task, which has a high computational complexity. Therefore, a method using bounding volumes is widely used. In this case, virtual objects forms are described by as different geometric primitives, and the problem of objects\' collision detection is reduced to the collision detection of their bounding volumes. Such primitives as rectangular parallelepipeds (boxes) and spheres became widespread. Collision detection algorithms may be a priori and a posteriori. A priori algorithms predict collisions of bodies, and a posteriori algorithms detect collisions after actual intersections of the objects. In general, a priori algorithms have much higher computational complexity due to the greater amount of input data. In this regard, physics engines oriented on real-time dynamics modeling basically use a posteriori collision detection algorithms. This work is devoted to the development of fast and efficient algorithms for a posteriori sphere-sphere and sphere-box collision detection.
Ключевые слова: моделирование динамики, аппроксимирующие контейнеры, определение коллизийKeywords: dynamics modeling, approximating containers, collision detection
Просмотров: 7862
19. Маршрут проектирования самосинхронных конвейерных схем с использованием возможностей САПР [№4 за 2015 год]
Автор: Власов А.О. (vlaalex@cs.niisi.ras.ru) - ФНЦ НИИСИ РАН (зав. сектором); Сурков А.В. (surkov@cs.niisi.ras.ru) - НИИСИ РАН (старший научный сотрудник);
Аннотация: Самосинхронная логика не использует сигнал тактирования и работает при любых вариациях параметров внешней среды, достаточных для переключения транзисторов. Но у самосинхронной логики есть ряд недостатков, из-за которых она не применяется наравне с традиционными синхронными схемами. Самосинхронные схемы проектируются двумя способами: на основе графовой спецификации и с использованием перекрестного преобразования. Первый способ дает наиболее быстрые и компактные схемы, но ввиду сложности работы с графами размер схемы ограничен несколькими десятками элементов. Метод перекрестного преобразования удобен при проектировании больших операционных блоков, однако в работе использует двухфазную дисциплину передачи данных и парафазное кодирование проводов, вследствие чего результирующая схема получает удвоенное число логических элементов. Как следствие, самосинхронные операционные блоки имеют как минимум вдвое меньшую скорость и в разы большую площадь схемы. Тем не менее, самосинхронная логика может использоваться там, где применение традиционных синхронных схем невозможно – прежде всего в расширенных диапазонах температур и вариации напряжения питания. Главным недостатком самосинхронных схем является отсутствие автоматизированного маршрута проектирования (САПР), в результате чего самосинхронные схемы, как правило, проектируются вручную. В целях сокращения времени разработки в НИИСИ РАН выработан маршрут проектирования самосинхронных конвейерных схем с использованием созданных ранее синхронных прототипов, включающий в себя синтез, разработку топологии и функциональное моделирование.
Abstract: The self-timed logic doesn’t use the clock signal and operates in a whole range of environmental parameters, where transistors still can switch. But there are some weak points due to which the self-timed logic is not used along with the traditional synchronous logic. The design of self-timed schemes has two major approaches: signal transition graph (STG) design and the so-called burst-mode technique. The first approach provides the fastest and the smallest schemes, but due to high complexity of working with graphs the scheme size is limited by a number of elements. The burst-mode technique is the best to design big logical blocks, but requires the four-phase dual rail protocol, which leads to logic doubling in the resulting scheme. As a result, the burst-mode logical blocks operate at a half speed and occupy much higher area. Nevertheless, the self-timed logic may still be used in applications, which require extended temperature range and/or supply voltage variation, where the synchronous logic is mostly unavailable. The major disadvantage of all self-timed techniques is the absence of the automated design flow, so self-timed schemes are mostly implemented manually. To reduce the design time we have developed the design flow based on previously created synchronous prototypes. It includes the synthesis, layout and functional verification via modeling.
Ключевые слова: encounter, design compiler, сапр, конвейерные схемы, самосинхронные, асинхронныеKeywords: encounter, design compiler, CAD system, pipelines, self-timed, asynchronous
Просмотров: 9643
20. Фильтр Калмана как метод вторичной обработки информации с системы ГЛОНАСС [№4 за 2015 год]
Авторы: Болодурина И.П. (prmat@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Нугуманова А.А. (alaymir@mail.ru) - Оренбургский государственный университет (аспирант); Решетников В.Н. (rvn_@mail.ru) - Центр визуализации и спутниковых информационных технологий ФНЦ НИИСИ РАН (профессор), доктор физико-математических наук;
Аннотация: В работе рассмотрены методы местоопределения наземного транспортного средства на основе вторичной обработки информации, поступающей со спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС. Точность позиционирования транспортного средства, зависящая от многих факторов, в том числе и от метода нахождения координат, является одним из показателей эффективного управления транспортным средством, что позволяет оперативно контролировать передвижение транспортных средств, фактическое время работы транспортного средства и точность определения расхода топлива. В публикациях, посвященных проблеме местоопределения динамических объектов, как правило, не описываются математические модели и алгоритмы, а приводятся лишь конечные результаты. При этом практически отсутствуют источники, в которых была бы описана четкая алгоритмическая схема, пригодная для написания ПО. Во многом это связано с тем, что данное ПО является либо коммерческой тайной, либо интеллектуальной собственностью. В отличие от имеющихся методов контроля и мониторинга мобильных объектов авторами разработан пошаговый алгоритм фильтра Калмана, позволяющий увеличить точность позиционирования наземного транспортного средства. На основе предложенного алгоритма создано прикладное ПО, обеспечивающее в реальном масштабе времени и в режиме постобработки определение местоположения наземного объекта. Исследованы случаи подвижного и неподвижного состояний наземного транспортного средства, для каждого из которых применены алгоритм фильтра Калмана и метод наименьших квадратов, способствующие увеличению точности позиционирования. Приведена сравнительная характеристика указанных методов на основе выбранных статистических критериев и установлен наиболее точный метод местоопределения подвижного и неподвижного объектов.
Abstract: The paper discusses methods of positioning a land vehicle based on secondary processing of information from GLONASS satellite navigation system. Vehicle positioning accuracy depends on many factors including the method of finding the coordinates. It is one of the indicators of vehicle effective control. Therefore, one can quickly control the vehicles movement, their actual value and the fuel consumption accuracy. The publications devoted to the problem of dynamic objects positioning, as a rule, do not describe mathematical models and algorithms, they just display the final results. In fact there are no sources, which can clearly describe an algorithmic scheme suitable for developing software. This is due to the fact that the software is a trade secret or an intellectual property. In contrast to existing methods of mobile objects control and monitoring, the authors have developed a Kalman filter algorithm step by step. It increases the positioning accuracy of a land vehicle. The algorithm is a basis for application software, which determines the land object location in real-time and post-processing mode. The paper discusses the cases of mobile and stationary state of a land vehicle. Each case shows using Kalman filter algorithm and the least squares method to enhance positioning accuracy. There is a comparative characteristics of these methods on the basis of selected statistical criteria. The authors set the most accurate method of positioning mobile and stationary objects.
Ключевые слова: метод наименьших квадратов, фильтр калмана, транспортное средство, глонасс, местоопределениеKeywords: method of least squares, Kalman filter, vehicle, glonass, positioning
Просмотров: 15714
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►
