LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Уніфіковані засоби виконання швидких алгоритмів зсунутих косинусних та синусних перетворень

отримано аналітичні оцінки їхніх обчислювальних витрат. Показано, що вони скорочують додавань і множень порівняно з відомими, аналогічними за призначенням, алгоритмами.

3) Запропоновано і обгрунтовано новий підхід до синтезу швидких побічних алгоритмів косинусних і синусних перетворень другого-четвертого видів, у котрому як базові використані відомі швидкі алгоритми косинусного та синусного перетворення першого виду. На його основі синтезовані швидкі побічні алгоритми перетворень другого - четвертого видів. Отримано аналітичні вирази для оцінки обчислювальних затрат синтезованих у роботі швидких прямих та побічних алгоритмів. Встановлено, що вони мають однакові обчислювальні затрати, найменші серед відомих алгоритмів даного класу.

4) Показано, що запропоновані в роботі швидкі алгоритми косинусних та синусних перетворень дозволяють побудувати ефективні уніфіковані засоби виконання швидких алгоритмів ОТП у вигляді: ітераційних, матричних і потокових процесорів, а також програмного забезпечення універсальних ПЕОМ і сигнального процесора TMS320C50.

5) Уперше встановлено, що косинусне перетворення другого виду, його швидкі алгоритми і засоби їхнього виконання забезпечують реалізацію процедур фільтрації і кореляції сигналів за схемою: пряме перетворення + добуток спектрів + обернене перетворення. Тому вони можуть бути використані як базові при побудові уніфікованих засобів ЦОС (на основі процесорів ШКП).

Практичне значення отриманих результатів. Основна практична цінність синтезованих у роботі алгоритмів прямого і побічного обчислення косинусних і синусних перетворень другого-четвертого видів полягає в поєднанні уніфікованості та ефективності. З одного боку, за рахунок нескладних змін структури орієнтованого на одне перетворення процесора, вони забезпечують його багатофункціональність. З іншого боку, швидкодія уніфікованих і спеціалізованих засобів збігається. Таким чином, уніфікований підхід дозволяє розширити функціональні можливості процесорів ЦОС і, як наслідок, збільшити їх серійність, що сприяє зменшення є їх вартості.

Реалізація результатів роботи. Отримані алгоритми використовувались при розробці структури і програмного забезпечення інформаційно-обчислювального комплексу системи забезпечення сертифікаційних випробовувань автотранспортних засобів (тема ДБ “СЕРГ”). Використання результатів роботи дозволило уніфікувати засоби ЦОС і скоротити час виконання процедур фільтрації і спектрального аналізу. Застосування уніфікованого підходу до побудови алгоритмів та засобів ЦОС при проведенні на кафедрі ЕОМ курсів “Обробка сигналів” і “Теоретичні основи і засоби медичної та технічної діагностики” дозволило в компактному виді подавати матеріал в частині методів і процедур ЦОС, що сприяло розширеному поданню та кращому засвоєнню особливостей їх, застосування. Застосування уніфікованих алгоритмів косинусних та синусних перетворень дозволило в 1.5 2.0 рази скоротити час розробки програмного забезпечення підсистеми попередньої фільтрації програмного комплексу обробки космічних зображень, ДКР “Нормалізація ”Океан-О””, що розроблявся у науковому підприємстві СКБ ТВС (Львів).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 12 наукових робіт [1-12], з них 8 статей у фахових наукових виданнях [1-8].

Особистий внесок пошукувача. Всі теоретичні і практичні розробки, що виносяться на захист, виконані автором самостійно. В роботах, що опубліковані в співавторстві, пошукувачу належать: [1, 5, 10-11] - синтез одновимірних алгоритмів ШКП і ШСП; [1-12] - оцінка обчислювальних затрат одновимірних алгоритмів; [1-12] - розробка програм для перевірки ефективності одновимірних алгоритмів; участь в удосконаленні методів синтезу алгоритмів та у формулюванні проблеми (задачі) в усіх наведених роботах.

Апробація роботи. Основні теоретичні й практичні результати дисертації доповідалися та обговорювалися на: 5-тій міжнародній науково-технічній конференції “Досвід розробки і застосування САПР в мікроелектроніці” (Львів, 1999); міжнародній науково-технічній конференції “Інформаційні системи та технології” (Львів, 1999); міжнародному симпозіумі “Питання оптимізації обчислень” (Київ, 1999); міжнародній конференції з автоматичного управління “Автоматика - 1999” (Харків, 1999); міжнародній конференції “Сучасні проблеми засобів телекомунікації, комп'ютерної інженерії та підготовки кадрів” (Львів-Славсько, 2000).

Структура роботи. Дисертація складається з вступу, п’ятьох розділів, списку літературних джерел з 145 найменувань, розміщеного на 9 сторінках, висновків і одного додатку, викладених на 6 сторінках. Зміст роботи викладений на 164 сторінках. Робота ілюструється 38 малюнками і 12 таблицями, викладеними на 19 сторінках.


ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ


У вступі наведена загальна характеристика роботи, обгрунтована її актуальність, сформульована мета і задачі досліджень, сформульовано наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, викладений стислий зміст роботи.

У першому розділі проведений аналіз особливостей задач ЦОС, наведені переваги та недоліки цифрових методів обробки сигналів у порівняні з аналоговими методами. Відзначено важливість в задачах та методах ЦОС ортогональних тригонометричних перетворень, а також необхідність вдосконалення алгоритмів та засобів їх виконання. Cеред відомих видів ОТП найновішими і найменш дослідженими є зсунуті косинусні та синусні перетворення другого-четвертого видів, котрі описуються виразом

(1)

де - вхідна послідовність; - вихідна (спектральна) послідовність; - квадратна -елементна матриця, яка задає коефіцієнти перетворення; . Безпосереднє обчислення ДКП чи ДСП за виразом (1) має обчислювальну складність і тому актуальною є розробка швидких алгоритмів обчислення ДКП і ДСП. Для побудови швидких алгоритмів найчастіше використовують два методи. Прямий метод, що грунтується на властивостях матриці перетворення, і побічний (непрямий) метод, в котрому задіяні швидкі алгоритми інших перетворень - Фур’є, Хартлі тощо. Серед способів опису алгоритмів найбільшу практичну цінність має графічний, тому що він наочно відображає алгоритм і спрощує побудову засобів його виконання. Цей спосіб вибраний в роботі як основний.

При оцінці ефективності використовують інтегральні характеристики: обчислювальні затрати (кількість множень і додавань в в точковому алгоритмі ); похибка обчислень ; об’єм пам’яті даних ; об’єм пам’яті констант ; показник структурної складності. Похибка обчислень при розв’язуванні задачі (1) – це обчислювальна похибка, що виникає в результаті заокруглень. Показник відображає скільки регістрів треба виділити для збереження вхідних, проміжних і вихідних даних в процесі роботи алгоритму. Віддають перевагу алгоритмам із заміщенням, у котрих проміжкові і вихідні дані зберігаються на місці вхідних. Показник відображає кількість регістрів, необхідних для зберігання допоміжних констант,