Найти

Результаты поиска

• МОДИФИКАЦИЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ЯКОБИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ СУПЕРДИФФУЗИИ РАДОНА НА РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

  М.Д. Чекина

  198-206

  2021-10-05

  Аннотация ▼

  При исследовании природных объектов часто возникает проблема моделирования сложных систем, обладающих структурой, не поддающейся описанию посредством инструментов евклидовой геометрии, поэтому для их представления используют фрактальную геометрию и соответствующей ей математический аппарат. Так модель переноса радона в неоднородной среде, использующая супердиффузию, отображает реальные данные точнее классической. Повышение концентрации радона в воздухе является одним из признаков приближающихся землетрясений, что обусловливает необходимость моделирования распространения этого радиоактивного инертного газа в реальном времени. Реконфигурируемые вычислительные системы обладают большим потенциалом для решения задач в реальном времени, но существующие на данных момент средства решения систем линейных алгебраических уравнений имеют низ-кую эффективность из-за нерегулярной структуры матриц, полученных при дискретизации модели супердиффузии радона с применением адаптивных сеток. Базовый подграф метода Якоби преобразуется следующим образом: входные данные векторизуются, структура кадра, в котором производится вычисление значения одного неизвестного, разделяется на несколько микрокадров, распараллеливая вычисления в первом микрокадре, где производится сумма произведений коэффициентов матрицы и значений неизвестных с предыдущей итерации. Полученные результаты буферизируются для последующей выдачи на второй микрокадр, где происходит окончательная обработка и выдача результата итерации. Описанные подход позволяет сократить простой оборудования при решении системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) с разреженными нерегулярными матрицами, и дает выигрыш по скорости в 5–15 раз по сравнению с существующими методами решения СЛАУ на реконфигурируемых вычисли-тельных системах.

• РЕАЛИЗАЦИЯ ФРАКТАЛЬНОГО СЖАТИЯ И ДЕКОМПРЕССИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО-КОВЕЙЕРНЫМ СПОСОБОМ НА РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

  М.Д. Чекина

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Фрактальные алгоритмы находят все большее количество областей применения –
  от компьютерной графики до моделирования сложных физических процессов, но для их
  программной реализации требуются значительные вычислительные мощности. Фрак-
  тальное сжатие изображений отличается высокой степенью компрессии данных при хо-
  рошем качестве восстановленного изображения. Целью данной работы является повыше-
  ние производительности реконфигурируемых вычислительных систем (РВС) при реализа-
  ции фрактального сжатия и декомпрессии изображений. В работе описаны разработан-
  ные методы фрактального сжатия и последующей декомпрессии изображений, реализо-
  ванные параллельно-конвейерным способом для РВС. Основная идея параллельной реализа-
  ции фрактального сжатия изображений сводится к параллельному выполнению попарного
  сравнения доменных и ранговых блоков. Для достижения наилучшей производительности
  необходимо одновременно сравнивать максимальное количество пар. При практической
  реализации фрактального сжатия изображений на РВС учитываются такие критические
  ресурсы, как количество входных каналов и количество логических ячеек ПЛИС. Для задачи
  фрактального сжатия изображения критическим ресурсом являются каналы данных, по-
  этому параллельная организация вычислений заменяется параллельно-конвейерной после
  выполнения редукцию производительности параллельной вычислительной структуры. По-
  дача каждого операнда в вычислительную структуру осуществляется последовательно
  (побитово), что экономит вычислительный ресурс и уменьшает простой оборудования.
  Для хранения коэффициентов системы итерируемых функций, кодирующих изображение,
  введена структура данных, задающая отношения между номерами ранговых и доменных
  блоков и соответствующими параметрами. Для удобства последующей декомпрессии
  элементы массива, кодирующего сжатое изображение, упорядочены по номерам ранговых
  блоков, что позволяет избежать двойной косвенной адресации в вычислительной структу-
  ре. Представленный подход позволяет масштабировать параллельно-конвейерную про-
  грамму на любое количество программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
  Практическая реализация фрактального сжатия изображений, выполненная на реконфи-
  гурируемом компьютере Терциус-2, содержащем восемь ПЛИС, обеспечивает ускорение в
  15000 раз по сравнению с универсальным многоядерным процессором и в 18–25 раз по срав-
  нению с существующими решениями для ПЛИС. Реализация декомпрессии изображения на
  реконфигурируемом компьютере показывает ускорение в 380 раз по сравнению с аналогич-
  ной реализацией для многоядерного универсального процессора.