RU EN
RU EN
Проектирование высокопроизводительных проблемноориентированных вычислительных систем: монография

Проектирование высокопроизводительных проблемноориентированных вычислительных систем: монография

Издательство Южного федерального университета 2017 г. 518 страниц

Монография посвящена современным проблемно-ориентированным вычислительным системам различного типа. Рассмотрены суперЭВМ и классические многопроцессорные системы. Кроме того, приведены арифметические и алгоритмические основы проблемно-ориентированных вычислительных систем, в том числе систем цифровой обработки сигналов. Приведенные в монографии результаты научных исследований позволят в полной мере изучить методы проектирования высокопроизводительных проблемно-ориентированных вычислительных систем.Книга предназначена для студентов технических специальностей, магистрантов и аспирантов, а также разработчиков современных средств вычислительной техники.

Пролистать

Для бесплатного просмотра доступны первые 7 страниц

Купить доступ

Доступ к 4 826 книгам раздела IT и электроника от 34.95 $

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. ЭВМ, СУПЕРЭВМ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ, ЭКОНОМИЧЕСКИХ И СОЦИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ
  • 1.1. Создание и развитие суперЭВМ за рубежом
  • 1.1.1. История развития суперЭВМ
  • 1.1.2. Пятерка самых мощных суперкомпьютеров на сегодняшний день
  • 1.1.3. Перспективы развития суперкомпьютеров
  • 1.1.4. Суперкомпьютер Tianhe-2
  • 1.2. Эксафлопные технологии
  • 1.3. Этапы развития отечественных ЭВМ
  • 1.3.1. Развитие отечественных ЭВМ в советский период
  • 1.3.2. Развитие ЭВМ в современной России
  • 1.3.3. Отечественный суперкомпьютер «СКИФ МГУ»
  • 1.3.4. Применение суперкомпьютеров в России
  • 1.3.5. РАН создала мощный суперкомпьютер
  • 1.4. Кластерные системы
  • 1.5. Суперкомпьютерная программа СКИФ как пример кластерной системы
  • 2. КЛАССИЧЕСКИЕ МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (МВС) И СОВРЕМЕННЫЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ АРХИТЕКТУРОЙ (МВС ПА)
  • 2.1. Многопроцессорные вычислительные системы, построенные на процессорах фоннеймановской концепции
  • 2.2. Примеры организации вычислительного процесса процедурным методом
  • 2.2.1. Операция сложения-вычитания
  • 2.2.2. Умножение от младших разрядов множителя
  • 2.3. Процедурно-структурный принцип построения вычислительных систем
  • 2.4. Многопроцессорные вычислительные системы с программной архитектурой (МВС ПА)
  • 2.5. Набор крупных операций микропроцессора для МВС ПА
  • 2.6. Концепция и принципы организации многопроцессорных вычислительных систем с программируемой архитектурой
  • 2.7. Организация математического обеспечения МВС с программируемой архитектурой
  • 2.7.1. Основы математического обеспечения современных многопроцессорных вычислительных систем с программируемой архитектурой
  • 2.7.2. Организация машинных языков высокого уровня и технология программирования МВС с программируемой архитектурой
  • 2.7.3. Организация параллельных вычислительных процессов в МВС с программируемой архитектурой
  • 2.8. Организация математического обеспечения МВС с процедурно-структурной организацией вычислений
  • 2.8.1. Использование МВС в качестве акселераторов вычислений для систем моделирования
  • 2.8.2. Организация распределенной реализации структурных программ на многопроцессорном акселераторе вычислений
  • 2.8.3. Организация распределенной реализации процедурных программ на многопроцессорном акселераторе вычислений
  • 2.8.4. Организация параллельного программирования для многопроцессорного акселератора
  • 3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОВС И СИНТЕЗ ОПЕРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ В ЗНАКОРАЗРЯДНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ
  • 3.1. Сверхпараллельные сумматоры
  • 3.2. Быстродействующие умножители
  • 3.3. Высокоскоростные операционные устройства в знакоразрядных системах счисления
  • 3.3.1. Общие положения
  • 3.3.2. Преобразование двоичных чисел в избыточную систему счисления
  • 3.3.3. Обратное преобразование числа из избыточной двоичной знакоразрядной системы счисления в двоичную
  • 3.3.4. Выполнение арифметических операций сложения в знакоразрядной избыточной двоичной системе счисления (ДИЗСС)
  • 3.3.5. Выполнение арифметических операций умножения в знакоразрядной избыточной двоичной системе счисления (ДИЗСС)
  • 3.4. Сумматор в ДИЗСС с плавающей точкой
  • 3.5. Организация полноразрядного умножения полей
  • 3.5.1. Метод последовательного формирования частичных произведений
  • 3.6. Параллельные системы
  • 3.6.1. Выполнения операции суммирования
  • 3.6.2. Выполнение операции вычитания
  • 3.6.3. Выполнение операции умножения в коде "опережающий перенос"
  • 3.7. Код в остатках
  • 3.7.1. Представление чисел в коде в остатках
  • 3.7.2. Сложение, вычитание в коде в остатках
  • 3.7.3. Преобразование чисел в код в остатках и из кода в остатках в позиционную систему счисления
  • 4. АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И СОВРЕМЕН-НЫЕ СПОСОБЫ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
  • 4.1. Этапы проектирования проблемно-ориентированных систем
  • 4.1.1. Этап постановки задачи
  • 4.1.2. Этап формирования технического задания
  • 4.1.3. Этап выбора методов решения задачи
  • 4.1.4. Этап системного проектирования ПОВС
  • 4.1.5. Этап структурного проектирования ПОВС
  • 4.1.6. Этап схемотехнического проектирования
  • 4.1.7. Этап корректировки проекта
  • 4.2. Цифровые сигналы и системы
  • 4.2.1. Основные характеристики цифровых сигналов
  • 4.2.2. Примеры цифровых сигналов
  • 4.2.3. Квантование и дискретизация сигналов
  • 4.2.4. Z-преобразование
  • 4.3. Дискретные линейные системы
  • 4.3.1. Импульсная характеристика линейной системы
  • 4.3.2. Передаточная функция линейной системы
  • 4.3.3. Частотная характеристика линейной системы
  • 4.3.4. Дискретная свертка линейной системы
  • 4.3.5. Уравнение линейной системы
  • 4.4. Проблемно-ориентированные вычислительные системы цифровой обработки сигналов на основе линейных фильтров
  • 4.4.1. Основные положения
  • 4.4.2. Описание линейных фильтров
  • 4.4.3. Структуры линейных фильтров
  • 4.4.4. Расчет и реализация КИХ-фильтров
  • 4.4.5. Аналитический расчет и моделирование цифровых фильтров
  • 4.4.6. Программная реализация цифровых фильтров
  • 4.4.7. Аппаратная реализация цифровых фильтров
  • 4.5. Проблемно-ориентированные вычислительные системы цифровой обработки сигналов для спектрального анализа
  • 4.5.1. Основные положения
  • 4.5.2. Формы представления рядов Фурье
  • 4.5.3. Примеры разложения в ряд Фурье различных сигналов
  • 4.5.4. Фурье-преобразование последовательности треугольных импульсов
  • 4.5.5. Фурье-преобразование цифровых сигналов
  • 4.5.6. Дискретное преобразование Фурье с прореживанием по времени
  • 4.5.7. Дискретное преобразование Фурье с прореживанием по частоте
  • 4.5.8. Обратное дискретное преобразование Фурье цифровых сигналов
  • 4.5.9. Аналитический расчет и моделирование цифрового преобразования Фурье
  • 4.5.10. Программная реализация преобразования Фурье
  • 4.5.11. Аппаратная реализация преобразования Фурье
  • 4.5.12. Генерация блоков Фурье-преобразования с аппаратным решением на базе QuartusAltera
  • 4.5.13. Генерация аппаратного решения средствами QuartusII
  • 4.6. Проблемно-ориентированные вычислительные системы цифровой обработки сигналов методами вейвлет-анализа
  • 4.6.1. Основные положения
  • 4.6.2. Теоретические основы вейвлет-анализа
  • 4.6.3. Программирование алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования для процессоров цифровой обработки сигналов
  • 5. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ АРХИТЕКТУРОЙ И ОБРАЗЦЫ ПОВС НА ИХ ОСНОВЕ
  • 5.1. Микропроцессорный комплект больших интегральных схем с программируемой структурой
  • 5.1.1. Микропроцессоры с программируемой структурой и универсальным набором крупных операций
  • 5.1.2. Коммутационная система МВС с программируемой архитектурой
  • 5.1.3. Организация памяти в МВС с программируемой архитектурой
  • 5.2. Первый комплект БИС для МВС с программируемой архитектурой
  • 5.2.1. Микросхема микропроцессора 1815 ВФ3
  • 5.2.2. Микросхема матричного коммутатора КМ 1509 КП1
  • 5.2.3. Большая интегральная микросхема ортогональной регистровой памяти К1517 ИР1
  • 5.3. Многопроцессорная вычислительная система с программируемой архитектурой
  • 5.3.1. Технические параметры ПВК-460
  • 5.3.2. Система программного обеспечения
  • 5.3.3. Эксплуатационные параметры
  • 5.4. Второе поколение микросхем ЦОС мультипроцессорных систем цифровой обработки сигналов
  • 5.4.1. Дальнейшее развитие первого комплекта БИС
  • 5.4.2. Структура микропроцессора 1582 ВЖ3-0034
  • 5.4.3. Ортогональная память (БИС ОРП 4.601 ВЖЗ – 0032)
  • 5.4.4. Проектирование коммутаторов (БИС ЦМК К1029; 4.601 ВЖ3-0106)
  • 5.5. Малогабаритные проблемно-ориентированные комплексы МВС ПА
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
  • СОДЕРЖАНИЕ
  • ПРИЛОЖЕНИЯ
  • ПРИЛОЖЕНИЕ А
  • А 1. Основной модуль
  • А 2. Модуль задержки
  • ПРИЛОЖЕНИЕ Б
  • Б 1. Модуль FFT.H
  • Б 2. Модуль FFT.С
  • ПРИЛОЖЕНИЕ В
  • В 1. Модуль FFTbeh.VHD
  • В.2. Модуль FFTtst.VHD
  • В 3. Модуль SQ_GEN.VHD
  • В 4. МодульTO_POLAR.VHD