Разработка и исследование реконфигурируемой системы для цифровой обработки сигнала
Рассмотрение аппаратной реализации алгоритмов операционных систем. Развитие программируемых логических интегральных схем. Создание и исследование особенностей реконфигурируемой системы для высокопроизводительной цифровой обработки сигнала фильтрами.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.04.2019 |
| Размер файла | 405,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Пензенский государственный технологический университет Пенза, Россия
Penza State Technological University Penza, Russia
Разработка и исследование реконфигурируемой системы для цифровой обработки сигнала
Development and research the reconfigurable system for digital signal processing
Мартенс-Атюшев Д.С., Мартышкин А.И.
Martens-Atushev D.S., Martyshkin A.I.
В последнее время благодаря развитию программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) появилась возможность перехода от программной к аппаратной реализации алгоритмов операционных систем (ОС), способствующая уменьшению времени выполнения алгоритма, тем самым повышая производительность вычислительной системы (ВС) в целом. Стоимость такой реализации так же значительно снижается благодаря развитию уровня элементной базы.
При проектировании МПС возникает ситуация уменьшения временных потерь, проявляющихся, при планировании процессов [1]. Частью планировщика является функция диспетчеризации задач (ДЗ) при их назначении по ЦП. В настоящей статье ДЗ реализован аппаратно, что определенно снимает проблему временных потерь [1, 2].
Рисунок 1 Схема диспетчера задач
На рисунке 1 представлены блоки:
Блок управления очередью задач, который предназначен для приема указателей (идентификаторов) задач в систему. Этот блок анализирует есть ли свободное место в очереди, и если место есть, помещает указатель новой задачи в FIFO. Также осуществляет выборку указателя задачи из очереди для обслуживания в свободном ЦП.
Блок FIFO, который предназначен для хранения указателей задач. По запросу от блока управления очередью он помещает указатель новой задачи в хвост списка или извлекает указатель задачи из головы списка для передачи его в ЦП.
Блок управления свободными ЦП - каждый ЦП, оказываясь свободным, формирует на соответствующем вывод сигнал «Свободен». Данный блок принимает подобные сигналы от всех ЦП в системе, анализирует количество свободных ЦП, и определяет по схеме приоритетов какой из свободных ЦП должен быть выбран для обработки задачи.
Блок синхронизации, в функции которого входит анализ информации о том: есть ли ожидающие задачи в системе и есть ли свободные ЦП, которые можно назначить для обработки этих задач. Данный блок осуществляет взаимодействие с каждым ЦП в системе и отвечает за передачу указателя задачи свободному ЦП, выбранному для обслуживания в соответствии с определенной схемой приоритетов.
Алгоритм разделения загрузки представляет наиболее простой и эффективный способ планирования, т.к. обладает рядом достоинств: загрузка распределяется равномерно между ЦП, обеспечивая отсутствие простоев ЦП при наличии готовых к выполнению задач; простота представления и высокая степень понятности алгоритма функционирования планировщика, заключающаяся в том, что когда ЦП освобождается, он вызывает функцию назначения задач из ОС.
Аппаратный ДЗ реализован на языке VHDL и входит в состав РВС, базирующийся на ПЛИС Cyclone 4 фирмы Altera, на данных интегральных схемах конфигурируются софт-микропроцессорные ядра NIOS II, одна из ПЛИС используется для реализации ДЗ, ОЗУ 1 Гб состоит из двух банков памяти по 512 Мб. РВС - ВС, элементная база, которой состоит из множества соединенных между собой ПЛИС большой интеграции, образующих единое вычислительное поле. РВС благодаря гибкой архитектуре системы обеспечивает реальную производительность при решении вычислительно трудоемких задач, к которым относятся задачи цифровой обработки сигнала. РВС предназначена для конфигурирования архитектуры под различные классы задач цифровой обработки сигнала. Данные задачи находят применение в следующих отраслях: образование - обучение и исследование высокопроизводительных вычислительных систем, цифровая обработка сигнала; медицина - обработка графической информации и обработка базы данных больниц; геоинформационные системы - оцифровка карт, обработка картографических данных и т.д.; охранные системы - интеллектуальные охранные системы; военные структуры - шифраторы каналов передачи информации, автоматические системы наведения и т.д.
Рисунок 2 Схема РВС
Введение в РВС аппаратной реализации ДЗ позволит повысить производительность и значительно снять проблему временных потер при планировании процессов и задач, что положительно повлияет на производительность системы в целом.
цифровой сигнал фильтр интегральный
Список литературы
1. Таненбаум Э., Бос Х. Современные операционные системы. - СПб.: Питер, 2015. - 1120 с. ISBN: 978-5-496-01395-6
2. Ушенина И.В. Оценка эффективности применения высокопроизводительных цифровых адаптивных фильтров в системах активного подавления акустических шумов // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-5. С. 998-1002.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение реализации дискретного преобразования Фурье, использования "оконных функций" Хэннинга и Хэмминга для уменьшения эффекта "утечки спектра". Оценка синтеза трех фильтров автоматизированным способом (используя приложение fdatool системы Mathlab).
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.01.2018Алгоритмы цифровой обработки данных. Схема устройства светомузыкальной установки на примере микроконтроллера ATmega8. Подача, приём и обработка звукового сигнала. Разработка гальванической развязки. Копия сигнала, который подается на высоковольтную часть.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 02.12.2014Разработка функциональной схемы блока приемника цифровой системы передачи информации высокочастотным каналом связи по высоковольтным линиям электропередачи. Сохранение преемственности параметров перехода от аналоговой к цифровой форме обработки сигнала.
дипломная работа [830,0 K], добавлен 14.10.2010Оценка алгоритмов цифровой обработки сигналов в условиях наличия и отсутствия помех. Проектирование модели дискретной свертки в среде Mathcad 14. Анализ кодопреобразователей циклических кодов и их корректирующие способности. Работа цифрового фильтра.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 11.02.2013Определение спектров тригонометрического и комплексного ряда Фурье, спектральной плотности сигнала. Анализ прохождения сигнала через усилитель. Определение корреляционной функции. Алгоритм цифровой обработки сигнала. Исследование случайного процесса.
контрольная работа [272,5 K], добавлен 28.04.2015Функциональная схема и основные элементы цифровой системы. Каналы связи, их характеристики. Обнаружение сигнала в гауссовом шуме. Алгоритмы цифрового кодирования. Полосовая модуляция и демодуляция. Оптимальный прием ДС сигнала. Методы синхронизации в ЦСС.
курс лекций [3,6 M], добавлен 02.02.2011Расчет параметров цифровой системы передачи, спектра АИМ-сигнала. Квантование отсчетов по уровню и их кодирование. Расчет погрешностей квантования. Формирование линейного сигнала. Разработка структурной схемы многоканальной системы передачи с ИКМ.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 08.10.2012Понятие цифрового сигнала, его виды и классификация. Понятие интерфейса измерительных систем. Обработка цифровых сигналов. Позиционные системы счисления. Системы передачи данных. Режимы и принципы обмена, способы соединения. Квантование сигнала, его виды.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.03.2016Проектирование цифровой системы передачи на основе технологии PDH. Частота дискретизации телефонных сигналов. Структура временных циклов первичного цифрового сигнала и расчет тактовой частоты агрегатного цифрового сигнала. Длина регенерационного участка.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.05.2011Процессы передачи сигнала от датчика к устройству управления. Назначение и технические характеристики охранной системы с цифровой индикацией. Разработка электрических структурной и принципиальной схем, выбор элементной базы. Расчет узлов и блоков.
курсовая работа [325,9 K], добавлен 09.06.2013Разработка структурной и функциональной схем устройства преобразования аналоговых сигналов на микропроцессоре PIC. Входное буферное устройство, аналого-цифровой преобразователь. Устройство цифровой обработки сигнала, широтно-импульсный модулятор.
контрольная работа [612,9 K], добавлен 11.04.2014Анализ структурной схемы системы передачи информации. Помехоустойчивое кодирование сигнала импульсно-кодовой модуляции. Характеристики сигнала цифровой модуляции. Восстановление формы непрерывного сигнала посредством цифро-аналогового преобразования.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 14.11.2017Достоинства цифровой обработки сигнала. Выбор частоты дискретизации. Расчет импульсной характеристики. Определение коэффициента передачи. Описание работы преобразователя Гильберта. Выбор микросхем и описание их функций. Требования к источнику питания.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 26.10.2011Исследование теоретических основ математического аппарата теории цифровой обработки сигналов. Расчет параметров рекурсивных цифровых фильтров с использованием средств вычислительной техники. Методы проектирования алгоритмов цифровой обработки сигналов.
контрольная работа [572,7 K], добавлен 04.11.2014Сущность линейной обработки дискретных сигналов. Характеристика основных структурных элементов цифровых фильтров - элемента единичной задержки (на интервал дискретизации сигнала), сумматора и умножителя. Виды последовательности дискретных отчетов.
презентация [79,8 K], добавлен 19.08.2013Анализ цифровых устройств формирования видеоизображения. Основные форматы представления видеосигнала. Цифровое представление телевизионного сигнала. Принципиальный способ решения проблем передачи и записи с высокой степенью помехозащищенности сигнала.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 23.06.2015Рассмотрение методов измерения параметров радиосигналов при времени измерения менее и некратном периоду сигнала. Разработка алгоритмов оценки параметров сигнала и исследование их погрешностей в аппаратуре потребителя спутниковых навигационных систем.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.10.2011Создание магистральной цифровой сети связи. Выбор кабеля и системы передачи информации. Резервирование канала приема/передачи. Принципы разбивки участка на оптические секции. Определение уровней мощности сигнала, необходимого для защиты от затухания.
курсовая работа [519,6 K], добавлен 05.12.2014Недостатки цифровых систем: сложность, ограниченное быстродействие. Этапы цифровой обработки радиолокационных изображений: первичная и вторичная, объединение информации. Особенности процесса двоичного квантования. Анализ схем логических обнаружителей.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 09.04.2012Методы цифровой обработки сигналов в радиотехнике. Информационные характеристики системы передачи дискретных сообщений. Выбор длительности и количества элементарных сигналов для формирования выходного сигнала. Разработка структурной схемы приемника.
курсовая работа [370,3 K], добавлен 10.08.2009
