Операция нахождения остатка от деления – это арифметическая операция, играющая большую роль в теории чисел. Важнейшую роль эта операция имеет при проектировании устройств, использующих, модулярную арифметику. Модулярная арифметика обладает высоким параллелизмом и часто используется с данными большой размерности, для ускорения вычислений. При работе с модулярной арифметикой, зачастую используются данные больших размерностей (порядка 128-512 бит). Для нахождения их модулярного представления требуется эффективный способ найти остаток от деления многоразрядных чисел на соответствующий набор модулярных базисов. В статье исследуются варианты построения устройств нахождения остатка от деления, для больших размерностей входных данных, в которых делитель p - является константой и известен на этапе проектирования устройства. Исследуются варианты реализации таких устройств, определяются их оптимальные параметры и проводится сравнение задержки и площади по сравнению с Verilog операцией «%» как при синтезе в СБИС, так и в ПЛИС.

Ключевые слова: модулярная арифметика, система остаточных классов, вычет, остаток от деления, САПР

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

В данной статье предложены варианты частичного резервирования сбоеустойчивых структур программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) посредством формирования внутренней структуры из макроячеек, с возможностью исправления одиночных обратимых сбоев в вентилях схемы. Предложены варианты минимизации встроенной избыточности. Проведена экспериментальная работа, по формированию сбоеустойчивых проектов комбинационных схем в базисе сбоеустойчивых ПЛИС.

Ключевые слова: комбинационная схема, ПЛИС, программируемые логические интегральные схемы, LUT, логический синтез, повышение сбоеустойчивости, система автоматизации проектирования (САПР), инжектирование ошибок, кратковременные единичные сбои

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В статье предложена методика для автоматической сегментации спутниковых снимков по нескольким классам, таким как здания, реки, дороги и.т.д. на базе свёрточных нейронных сетей. Программная реализация предложенной методики заняла второе место в конкурсе по сегментации спутниковых снимков на площадке Kaggle в задаче: Dstl Satellite Imagery Feature Detection. В статье изложено как именно следует готовить изображения для тренировки нейронной сети, в подробностях изложены принципы транировки. Предложена структура нейронной сети для сегментации. Сеть построена на базе UNET с дополнительными BatchNormalization и Dropout слоями, на базе двойных свёрточных блоков. Описана процедура кроссвалидации для оценки точности полученных моделей. Приведены описания алгоритмов для постпроцессинга и методика уточнения сегментации за счёт применения ансамбля из нескольких моделей. Предложена специализированная модель для нахождения на снимке объектов малого размера, таких как «автомобили» и «мотоциклы». Так же приведён обзор других методов, которые использовались для решения этой задачи, но не были включены в финальное решение. В экспериментальных результатах показано, что эффективность нейронных сетей в этой задаче крайне высока и можно автоматически подготовить разметку местности, похожую на разметку, сделанную вручную. И тем самым сэкономить средства, так как на ручную разметку на сегодняшний день тратятся существенные финансовые средства.

Ключевые слова: свёрточные нейронные сети, спутниковые снимки, сегментация изображений, машинное обучение, кроссвалидация, коэффициент Жаккара, сеть UNET, распознание изображений, компьютерное зрение, результаты соревнований

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящее время особенную актуальность обретают вопросы разработки энергоэффективных аппаратных блоков для устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС). Это связано с бурным расцветом носимой электроники (wearable electronics), интернета вещей (Internet of Things, IoT), сетевых и телекоммуникационных систем. Ключевым узлом многих устройств ЦОС является фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Поэтому неудивительно, что в настоящее время большое число научных работ посвящено построению энергоэффективных КИХ фильтров. В статье предложен оригинальный подход к решению поставленной задачи. В качестве методологического базиса была выбрана модулярная арифметика, уже зарекомендовавшая себя как эффективный математический аппарат для построения быстродействующих устройств ЦОС. Другим решением было использование транспонированной формы КИХ фильтра и методов построения редуцированных блоков мультиконстантных умножителей. В экспериментальной части продемонстрирована эффективность методов редукции блоков мультиконстантного умножения с точки зрения энергопотребления фильтров. Также в статье сформулированы рекомендации по использованию предложенных методов для конкретных реализаций КИХ фильтров.

Ключевые слова: модулярный КИХ-фильтр, мультиконстантный умножитель, транспонированная форма, энергопотребление, выделенная мощность

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В статье представлен метод создания модели комбинационной схемы, реализованной в базисе ПЛИС на основе её исходного описания. Данная модель представляет собой эквивалентную логическую схему в базисе внутренних логических элементов ПЛИС. Полученная схема может быть использована для расчета различных параметров, таких как быстродействие, площадь, потребляемая мощность и т. д. В статье предлагается использовать данную модель для оценки сбоеустойчивости по отношению к одиночным ошибкам, возникающим в комбинационных участках схемы или в регистрах конфигурации. Кроме того, полученная эквивалентная схема может быть модифицирована и повторно синтезирована в среде САПР для повышения логической устойчивости к одиночным сбоям. Непосредственная оценка маскирующих свойств логической схемы по исходному описанию невозможна из-за процесса синтеза и существенного изменения структуры схемы, а оценка характеристик сбоеустойчивости после размещения в кристалл недоступна из-за отсутствия в современных САПР (Altera Quartus II, Xilinx ISE, Synopsys Synplify) необходимых инструментов для получения эквивалента схемы на уровне логических вентилей. Единственной возможностью является создание собственных инструментов анализа нет-листа и построение модели комбинационной схемы для оценки её сбоеустойчивости.

Ключевые слова: оценка сбоеустойчивости, ресинтез, комбинационные схемы, ПЛИС, инжектирование ошибок

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления