Hardwarová realizace datového kanálu NNSU separátoru

0390155 - ÚI 2013 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
Hakl, František - Jiřina, Marcel
Hardwarová realizace datového kanálu NNSU separátoru.
[Hardware implementation of NNSU data chanel.]
Interní kód: HWIMPNNSU1ch ; 2012
Technické parametry: Elektronické zařízení pro vyhodnocování průchodu signálu analogově-digitálním obvodem sloužící k ověření technických a přenosových funkcí použitých součástek. Realizovaný funkční vzorek umožňuje průchodnost signálu na frekvenci 100 KHz (což je potenciální frekvence generování zpracovávaných dat). Primárním účelem je ověření možnosti konstrukce zařízení pro velmi rychlé zpracování vektorů proměnných vznikajících s frekvencí az 20 MHz.
Ekonomické parametry: Funkční vzorek je určen pro oveření vhodnosti vybraných elektronických součástek pro konstrukci komplexního zařízení pro extrémně rychlé vyhodnocování dat. Sám o sobě nemá komerční potenciál. Realizační cena prototypu nepřevyšuje 20000,-Kč.
Grant CEP: GA TA ČR TA01010490
Institucionální podpora: RVO:67985807
Klíčová slova: neural networks * hardware implementation * fast computing * parallel computing
Kód oboru RIV: IN - Informatika
http://www.cs.cas.cz/hakl/HWIMPNNSU1ch/

Funkční vzorek hardwarové implementace datového kanálu NNSU separátoru ověřuje možnost provádět výpočet vybavovací (odpovídací) fáze algoritmu NNSU pouze na základě využití analogových elektronických součástek a nebo v kombinaci s AD/DA převodníky i s použitím digitálních násobiček a sumátorů. K realizovanému funkčnímu vzorku byl vyvinut ovládací software, umožňující odměřování odchylek vzniklých při zpracování analogovým obvodem, oproti exaktnímu počítačovému zpracování. Pro návrh byly použity běžně dostupné sériové součástky. S těmito součástkami obvod realizující datový kanál NNSU dosahuje rychlosti průchodu signálu 100 000 vzorků za vteřinu. Byly odměřeny přenosové charakteristiky jednotlivých částí tohoto obvodu, a jejich vliv byl modelován pro zpracování průchodu signálu kompletní sítí NNSU. Závěrem tohoto modelování je skutečnost, že míra poruch způsobených přítomností analogových a AD/DA prvků je akceptovatelná s ohledem na celkovou požadovanou separační kvalitu NNSU separátoru. Byla provedena rešerše a byly studovány katalogové parametry špičkových sériově vyráběných součástek vhodných pro účel HW implementace datových kanálů se závěrem, že využitím těchto špičkových, ale běžně dostupných, součástek, lze dosáhnou frekvence separace signálu na hranici 20 milionů vzorků za vteřinu. Tento výsledek, získaný na základě zkonstruovaného funkčního vzorku otevírá možnost návrhu a vývoje zařízení pro velmi rychlé datové filtry.

A hardware implementation of one NNSU (Neural Nets with Switching Units) data channel is targeted to verification of a possibility to build the evaluation (recall) part of NNSU system by the use of market available electronic-analog components only. These components, among others AD/DA converters, comparators, summing/multiplying units were used to elaborate functional prototype of a NNSU data channel. Electronic components of this kind allow data flow rate about 100 000 samples per seconds. A control software has been developed in order to record and measure hardware-dependent disturbances of component transfer functions. Deeper knowledge of these transfer functions allows us to develop a software model of data flow through whole analog NNSU implementation. We found that overall disturbances of such complete electronic device are kept on acceptable level with regard to the separation quality of data. According to extended survey of the data-sheets of top advanced but still commonly and broadly available electronic chips it is possible to build NNSU with throughput rate of approximately 20 MSPS (Mega Samples Per Seconds). This result provides an opportunity to construct a very effective devices applicable in time-critical scientific and industry applications.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0219054

Vědecká data v ASEP:
Hardwarová realizace datového kanálu NNSU separátoru