Методи та засоби посегментного контролю наближених результатів у матричних обчислювальних пристроях

де CA{0} - знак різниці CA = CС - B.

Коди контролю, що складені у NT каналах із взаємно-інверсних розрядів E1 та E2, стискаються до єдиного дворозрядного коду контролю E на відомих самоперевіряємих схемах СС порівняння. Ці схеми формують пару взаємно-інверсних розрядів у тому і тільки тому випадку, якщо такими є всі вхідні пари.

Відносні витрати на контроль паралельного арифметичного зсувача складають 93%. Достовірність контролю результату зсуву підвищена втричі.

Посегментный контроль арифметичного додавача виконано за схемою з паралельною перевіркою сегментів та комбінуючи послідовно-паралельну перевірку сегментів з обмеженнями вхідних даних.

Перший варіант пропонується для випадку Pi = 2-^r, де r - розрядність сегмента, i = . Кожний сегмент перевіряється своїм блоком БК на вхідних словах за умови Aj = Bj для розрядів доданків сегмента j = , що зв'язує розряди суми і перенесення контрольними співвідношеннями Sj = Sj - 1 для j > 1 і Cr = C1. Блок БК стискає на схемах СС всі пари Aj, Bj до одної пари X i {1, 2} та всі пари сум S {j}, S {j+1} для j < r до одної пари Y i {1, 2}, а далі дві пари X i {1, 2} та Y i {1,2} до пари ES i {1,2}, що визначає код контролю ES i {1, 2} сегмента i. Код контролю виявляє помилку у разі виконання умови для розрядів доданків та порушенню контрольного співвідношення хоча б для одної пари сум. Міжсегментні зв'язки перевіряються, стискаючи на схемах СС пари X i {1, 2} та C i {1, 2} до пари EC i {1,2}, що визначає код контролю EC i {1, 2} сегмента i. Одержані коди контролю сегментів стискаються до коду контролю результату E{1, 2}.

За комбінованим варіантом результат розбивається на дворозрядні сегменти, що перекриваються. Обмеження Ai = Bi та Ai + 1 = Bi + 1 для розрядів доданків сегмента i = визначає контрольне співвідношення Si = Si - 1. За вертикальним методом визначаються функції вибору для парних і непарних i розрядів Ai та Bi в блоці БО та сум Si в блоці БР. Вибір контрольних точок виконується протягом двох тактів із зміщення на один такт для непарних значень i. Це забезпечує одержання у кожному такті на входи блоків БК всіх контрольних точок для сегмента i. Блоки БК перевіряють сегменти, стискуючи на схемах СС пари розрядів Ai, Bi та Ai + 1, Bi + 1 до однієї пари що далі стискається з парою Si, Si - 1 до одержання пари EC i {1,2}, що визначає код контролю EC i {1, 2} сегмента i. Одержані коди контролю сегментів стискаються до коду контролю результату E{1, 2}.

Відносні витрати на контроль складають 100% від складності додавача без прискорення перенесень за першим варіантом та 64% на кожний з N_T паралельних каналів контролю за другим варіантом. Достовірність контролю суми підвищена в 2,5 рази.

Посегментний контроль матричного помножувача виконано за схемою з послідовно-паралельною перевіркою контрольних кодів розрядів сегментів.

Код контролю E_{B j} {1, 2} розряду j = у 2n-розрядному добутку n-розрядних двійкових співмножників складається в блоці контролю БК з двох розрядів: безпосередньо значення V_j розряду та його інверсії V_j*: E_{B j} {1} = V_j; E_{B j} {2} = V_j*. Розряд V_j* обчислюється додаванням формул, що визначені для розрядів суми операційного елемента стовпця j матриці пристрою (з наступним інвертуванням) по таких формулах:

V₁* = P_{1 1};

для j = ;

;

для j = ;

V_2n-1*= C_n - _{1 n} C_{n n} - ₁;

V_2n*= C_{n n} .

де С_{l j} - ₁ = A{l} B{j - 1} - кон'юнкція розрядів співмножників;

Pl j + 1 - l - розряд перенесення, що дублює розряд перенесення додавача в операційнім елементі строки l та стовпця j.

Відносні витрати на посегментний контроль складають 70%. Достовірність контролю добутку підвищена в 1,3 рази.

Посегментний контроль матричних поділювачів мантис з відновленням та без відновлення остачі виконано за схемою з послідовною або послідовно-паралельною перевіркою сегментів. Частка розбивається на дворозрядні сегменти, що перекриваються. Для поділювача мантис з відновленням остачі схема контролю з послідовною перевіркою сегментів показана на рис. 3.

Блок БУ призначає номери тактів C, на яких вибираються сегменти частки. Блок БО вибирає розряди поточного значення діленого А i*{0 n} на i-й ітерації ділення. Блок БР вибирає розряди частки Q i - 1* та Q i *. Функції вибору визначаються за першим вертикальним методом, виходячи з ймовірностей виявлення помилки в сегментах частки. Блок БК одержує вибрані розряди діленого та розряди дільника B0{0 n}, за якими обчислює два розряди частки, що порівнюються з вибраними розрядами Q i - 1* та Q i *. Код контролю E {1, 2} видається на вихід схеми.

Для поділювача мантис без відновлення остачі додатково вибирається розряд частки попередньої ітерації для обчислення в блоці БК розрядів Q i - 1* та Q i *.

Відносні витрати на контроль поділювачів мантис наближаються із зростанням розрядності операндів до 18%. Достовірність контролю частки підвищена в 6,25 разів.

1. Аналіз розвитку робочого діагностування для сучасних обчислювальних пристроїв показав зростання значення обробки наближених даних та відставання існуючих методів в контролі достовірності наближених результатів обробки мантис чисел із плаваючою точкою.

2. Одержано оцінки реальної достовірності контролю наближених результатів за традиційними методами робочого діагностування, що враховують структурно-часову надмірність у формі пасивного запасу часу контролю, яка по різному знижує ймовірність виявлення суттєвих помилок у сегментах результату. Оцінена достовірність контролю наближених результатів та її підвищення при посегментній перевірці результату.

3. Розроблено структурні рішення схем посегментного контролю з послідовною, послідовно-паралельною та паралельною перевікою сегментів, що забезпечують одержання заданих ймовірностей виявлення помилки в сегментах результату.

4. Запропоновано вертикальні методи вибору контрольних точок сегментів, що за ймовірностями виявлення помилки в сегментах результату визначають функції вибору з найбільш простою або швидкодіючою схемою реалізації.

5. Розроблено посегментний контроль паралельних арифметичних зсувачів операнда та результату за схемою з послідовно-паралельною перевіркою сегментів, що забезпечує потрійне підвищення достовірності контролю результатів обробки мантис.

6. Розроблено посегментний контроль паралельного арифметичного додавача мантис за схемою з паралельною та комбінованою перевіркою сегментів, що забезпечує зростання достовірності контролю суми в 2,5 разів.

7. Розроблено посегментний контроль матричного помножувача мантис за схемою з послідовно-паралельною перевіркою контрольних кодів сегментів, що забезпечує підвищення достовірності контролю добутку в 1,3 разів.

8. Розроблено посегментний контроль матричного поділювача мантис за схемою з послідовною перевіркою сегментів, що забезпечує підвищення достовірності контролю частки в 6,25 разів.

9. Спроектовано схеми посегментного контролю арифметичного зсувача та матричного поділювача мантис з відновленням остачі на програмувальних логічних інтегральних схемах фірми ALTERA. Правильність роботи схем посегментного контролю підтверджено функціонально-логічним моделюванням. Наукові результати роботи використані при виконанні планових НДР та використовуються в навчальному процесі університету.

Достовірність отриманих результатів роботи підтверджується використанням правомірних загальноприйнятих допущень та обмежень, коректним доказом наукових положень і перевіркою рішень при проектуванні та моделюванні схем контролю.

Результати роботи можуть одержати подальше впровадження в проектних і науково-дослідних організаціях, що займаються розробкою обчислювальних систем із плаваючою точкою, наприклад, для побудування спеціалізованих процесорів при розв'язанні задач цифрової обробки сигналів та зображень.

СПИСОК ПРАЦЬ, що ОПУБЛІКОВАНі АВТОРОМ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дрозд А. В. Использование методов рабочего диагностирования схем для оценки результатов вычислений / А. В. Дрозд, Реза Колахи, Е. В. Огинская // Тр. шестой международ. научно-практической конференции «Современные информ. и электрон. технологии. с Одесса, 2005. - С. 134.

2. Drozd A. effectiveness of on-line testing methods in approximate data processing / A. Drozd, M. Lobachev, Reza Kolahi. // Proc. IEEE East-West Design & Test Conference. - Odessa, Ukraine, 15 -19 Sept., 2005. - P. 62 - 65.

3. Дрозд А. В. Посегментный контроль результатов приближенной обработки данных в матричных устройствах / А. В. Дрозд, Реза Колахи. // Холодильна техніка і технологія. - 2005. - № 5. - С. 93 - 94.

4. Реза Колахи. Посегментный контроль результатов в рабочем диагностировании вычислительных устройств / Реза Колахи // Тр. седьмой международ. научно-практической конференции “Современные информ. и электрон. технологии”. - Одесса, 2006. - С. 163.

5. Drozd A. Iterative array multiplier with on-line repair of its functions / A. Drozd, M. Lobachev, Reza Kolahi and other // Proc. IEEE East-West Design & Test Conference. - Sochi, Russia, 15 -19 Sept., 2006. - P. 84 - 85.

6. Реза Колахи. Использование посегментного контроля в вычислительных устройствах с матричным параллелизмом / Реза Колахи // Холодильна техніка і технологія. - 2007. - № 1. - С. 102 - 104.

7. Реза Колахи. Посегментный контроль для рабочего диагностирования матричного умножителя мантисс / Реза Колахи, М. В. Лобачев, Ю. В. Дрозд and other // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - 2007. - № 7 (26). - С. 182 - 185.

8. Дрозд А. В. Использование посегментного контроля в суммирующих устройствах / А. В. Дрозд, Реза Колахі, Ю. В. Дрозд и др. // Вісник Хмельницького національного університету. - 2007. - № 3, Т. 1. - Хмельницький, - С. 212 - 214.

9. Реза Колахи. Возможности посегментного контроля результатов обработки приближенных данных / Реза Колахи, А. В. Дрозд, Ю. В. Дрозд // Тр. восьмой международ. научно-практической конференции “Современные информ. и электрон. технологии”. - Одесса, 2007. - С. 154.

10. Дрозд А. В. Использование посегментного контроля в рабочем диагностировании матричного делителя мантисс / А. В. Дрозд, Реза Колахи. // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2007. - Вып. 1 (27). - С. 106 - 108.

11. Дрозд А. В. Особенности посегментного контроля вычислительных устройств для обработки приближенных данных / А. В. Дрозд, Реза Колахи // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2007. - Вып. 139. - С. 98 - 102.

Размещено на Allbest.ru