Апаратна реалізація потокового обчислювача логарифму для даних в форматі з фіксованою комою

Yaroslav O. Hordiienko; Anton Yu. Varfolomieiev; Ievgen V. Korotkyi

doi:10.20535/2523-4455.mea.205929

Т. 25 · № 1 · 2020 лип 6, 2020 Електронні системи та сигнали

Апаратна реалізація потокового обчислювача логарифму для даних в форматі з фіксованою комою

Yaroslav O. Hordiienko Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Anton Yu. Varfolomieiev Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Ievgen V. Korotkyi Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

Сторінки41-49 Опублікованолип 6, 2020

PDF

ТОМ 25 · № 1 · 2020 Переглянути випуск

Анотація

В роботі розглянуто існуючі підходи до обчислення логарифму. Запропоновано параметризовану апаратну реалізацію потокового обчислювача логарифму за основою 2 для даних в форматі з фіксованою комою, що дозволяє визначати точність обчислень, а також розрядності цілої й дробової частин даних на вході та виході обчислювача. Створено високорівневу параметризовану модель запропонованого обчислювача в MATLAB ® Simulink ® , з застосуванням якої виконано оцінку точності розрахунків. З високорівневої моделі MATLAB ® Simulink ® синтезовано вихідний код реалізації запропонованого обчислювача на мові Verilog, а також тестовий стенд (тестбенч) для верифікації на рівні регістрових передач. В симуляторі ModelSim проведено верифікацію запропонованого обчислювача на рівні регістрових передач. Зі створеного вихідного коду на мові Verilog синтезовано апаратну реалізацію запропонованого обчислювача в базисі програмованої логіки з використанням Intel FPGA Quartus Prime. Виконано порівняння запропонованого обчислювача з існуючими аналогами за помилкою розрахунку результату та апаратурними витратами.

Ключові слова

#обчислювач #логарифм #фіксована кома #Verilog #ПЛІС #FPGA #програмована логіка

Посилання

Demmel, F. (2009). Practical Aspects of Design and Application of Direction-Finding Systems. In Classical and Modern Direction-of-Arrival Estimation (pp. 53–92). Elsevier. DOI: 10.1016/B978-0-12-374524-8.00008-8
C. Park, D. Kim, "The Fast Correlative Interferometer Direction Finder using I/Q Demodulator," 2006 Asia-Pacific Conference on Communications, Busan, 2006, pp. 1-5, DOI: 10.1109/APCC.2006.255915
A. M. Mansour, A. M. El-Sawy, M. S. Aziz, A. T. Sayed, "A New Hardware Implementation of Base 2 Logarithm for FPGA," International Journal of Signal Processing Systems, vol. 3, no. 2, pp. 177-182, Dec. 2015. DOI: 10.12720/ijsps.3.2.177-182
Implement Fixed-Point Log2 Using Lookup Table,” 2020. [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/fixedpoint/ug/implement-fixed-point-log2-using-lookup-table.html [Accessed 16, May 2020]
H. Hassler, N. Takagi, "Function evaluation by table look-up and addition," in Proceedings of the 12th Symposium on Computer Arithmetic, Bath, UK, 1995, pp. 10-16, DOI: 10.1109/ARITH.1995.465382
D. D. Sarma, D. W. Matula, "Measuring the accuracy of ROM reciprocal tables," in IEEE Transactions on Computers, vol. 43, no. 8, pp. 932-940, Aug. 1994, DOI: 10.1109/12.295855
D. K. Kostopoulos, “An algorithm for the computation of binary logarithms,” IEEE Transactions on Computers, vol. 40, no. 11, Nov. 1991. DOI: 10.1109/12.102831
“A way to calculate logarithm with a base of two,” 2019. [Online]. Available: https://habr.com/ru/post/469327/ [Accessed 16, May 2020]
P. K. Meher, J. Valls, T. Juang, K. Sridharan, K. Maharatna, "50 Years of CORDIC: Algorithms, Architectures, and Applications," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 56, no. 9, pp. 1893-1907, Sept. 2009, DOI: 10.1109/TCSI.2009.2025803
L. Bangqiang, H. Ling, Y. Xiao, "Base-N logarithm implementation on FPGA for the data with random decimal point positions," 2013 IEEE 9th International Colloquium on Signal Processing and its Applications, Kuala Lumpur, 2013, pp. 17-20, DOI: 10.1109/CSPA.2013.6530006
R. D. Yershov, "A Scalable VHDL-Implementation Technique of the Priority Encoder Structure into FPGA," 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kiev, 2018, pp. 727-732, DOI: 10.1109/ELNANO.2018.8477465
H. Warren, Hacker's Delight, Addison-Wesley, 2012. ISBN: 978-0-321-84268-8
I. Korotkyi, “Source code for the proposed Log2 hardware accelerator,” 2020. [Online]. Available: https://github.com/KorotkiyEugen

Попередня у випуску Принцип створення квазіперіодичних поверхонь під дією вібраційної діелектричної матриці Наступна у випуску Регулювальні характеристики імпульсного регулятора з урахуванням нелінійності внутрішнього опору джерела живлення

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація

с. 362283.1-362283.7

10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел

с. 356487.1-356487.11

10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення

с. 361138.1-361138.6

10.20535/2523-4455.mea.361138

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Serhii O. Sachov, Ievgen V. Korotkyi, Апаратний прискорювач операції доказу виконаної роботи в криптовалюті IOTA , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)

Схожі статті

Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Olexander Vasylovych Borisov, Лабораторний тестер сонячних елементів з динамічною реконфігурацією вимірювальної схеми , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Maksym Serhiiovych Fil, Dnys Yurevych Lebeddev, Leonid Mykolaiovych Pavlov, Підвищення стійкості цифрового телебачення до перешкод , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 5 (2019)
Sergey M. Osinov, Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Boris Ivanovych Lupyna, Olexandr Vasylovych Borisov, Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Liubomyr Mykolaiovych Korolevych, Natalia Maksimchuk, Oleksandr Vasyliovych Borysov, Вплив методів отримання тонких плівок оксиду церію на вольт-фарадні характеристики МДН-структур , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 3 (2019)
Khaldon Araffa, Планування траєкторії антропоморфного крокуючого робота (Biped Robot) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Mikhail Removych Dombrougov, Моделювання явища інверсії градієнта профілю алюмінію при рідиннофазній епитаксії гетероструктур GaAl(P,As,Sb) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Myhailo Yuhymovych Artemenko, Larysa Mykolaivna Batrak, Serhii Yosyfovych Polishchuk, Повна потужність та коефіцієнт корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)
Дмитро Войціх, Данило Гринь, Марія Гринюк, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов, канд. фіз.-мат. наук, доц. Юрій Павлович Буценко, канд. техн. наук, доц. Олена Іванівна Баліна, канд. техн. наук, доц. Ірина Сергіївна Безклубенко, Програмні засоби супроводження курсу вищої математики у технічному університеті , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Andrii Vitaliiovych Vityk, Daniil Yuriiovych Didenko, Суб’єктивне оцінювання якості та розбірливості мовних сигналів, спотворених синтезованими шумами , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Механічні поля циліндричного п’єзокерамічного випромінювача силової конструкції в присутності акустичного екрана , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)

1-10 з 15 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] Demmel, F. (2009). Practical Aspects of Design and Application of Direction-Finding Systems. In Classical and Modern Direction-of-Arrival Estimation (pp. 53–92). Elsevier. DOI: 10.1016/B978-0-12-374524-8.00008-8

[2] C. Park, D. Kim, "The Fast Correlative Interferometer Direction Finder using I/Q Demodulator," 2006 Asia-Pacific Conference on Communications, Busan, 2006, pp. 1-5, DOI: 10.1109/APCC.2006.255915

[3] A. M. Mansour, A. M. El-Sawy, M. S. Aziz, A. T. Sayed, "A New Hardware Implementation of Base 2 Logarithm for FPGA," International Journal of Signal Processing Systems, vol. 3, no. 2, pp. 177-182, Dec. 2015. DOI: 10.12720/ijsps.3.2.177-182

[4] Implement Fixed-Point Log2 Using Lookup Table,” 2020. [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/fixedpoint/ug/implement-fixed-point-log2-using-lookup-table.html [Accessed 16, May 2020]

[5] H. Hassler, N. Takagi, "Function evaluation by table look-up and addition," in Proceedings of the 12th Symposium on Computer Arithmetic, Bath, UK, 1995, pp. 10-16, DOI: 10.1109/ARITH.1995.465382

[6] D. D. Sarma, D. W. Matula, "Measuring the accuracy of ROM reciprocal tables," in IEEE Transactions on Computers, vol. 43, no. 8, pp. 932-940, Aug. 1994, DOI: 10.1109/12.295855

[7] D. K. Kostopoulos, “An algorithm for the computation of binary logarithms,” IEEE Transactions on Computers, vol. 40, no. 11, Nov. 1991. DOI: 10.1109/12.102831

[8] “A way to calculate logarithm with a base of two,” 2019. [Online]. Available: https://habr.com/ru/post/469327/ [Accessed 16, May 2020]

[9] P. K. Meher, J. Valls, T. Juang, K. Sridharan, K. Maharatna, "50 Years of CORDIC: Algorithms, Architectures, and Applications," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 56, no. 9, pp. 1893-1907, Sept. 2009, DOI: 10.1109/TCSI.2009.2025803

[10] L. Bangqiang, H. Ling, Y. Xiao, "Base-N logarithm implementation on FPGA for the data with random decimal point positions," 2013 IEEE 9th International Colloquium on Signal Processing and its Applications, Kuala Lumpur, 2013, pp. 17-20, DOI: 10.1109/CSPA.2013.6530006

[11] R. D. Yershov, "A Scalable VHDL-Implementation Technique of the Priority Encoder Structure into FPGA," 2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kiev, 2018, pp. 727-732, DOI: 10.1109/ELNANO.2018.8477465

[12] H. Warren, Hacker's Delight, Addison-Wesley, 2012. ISBN: 978-0-321-84268-8

[13] I. Korotkyi, “Source code for the proposed Log2 hardware accelerator,” 2020. [Online]. Available: https://github.com/KorotkiyEugen