tailieunhanh - Một phương pháp tăng tốc phép biến đổi Hadamard bằng kiến trúc Pipeline

Bài viết đề xuất giải pháp cứng hóa thuật toán Hadamard bằng công nghệ FPGA kết hợp với kiến trúc pipeline nhằm vừa bảo đảm được tốc độ vừa nâng cao độ tin cậy hệ thống do có cấu trúc đơn giản hơn. | Một phương pháp tăng tốc phép biến đổi Hadamard bằng kiến trúc Pipeline Nghiên cứu khoa học công nghệ MỘT PHƯƠNG PHÁP TĂNG TỐC PHÉP BIẾN ĐỔI HADAMARD BẰNG KIẾN TRÚC PIPELINE Phạm Minh Tới1*, Đỗ Xuân Tiến1, Hoàng Thị Phương2 Tóm tắt: Đối với các hệ xử lý chuyên dụng, vấn đề dung hòa giữa tốc độ xử lý và độ tin cậy của hệ luôn luôn được đặt ra cho các nhà thiết kế [5, 7]. Dựa trên ý tưởng tối giản cấu trúc của bộ mã hóa Hadamard trong lõi CPU của [1], bài báo đề xuất giải pháp cứng hóa thuật toán Hadamard bằng công nghệ FPGA kết hợp với kiến trúc pipeline nhằm vừa bảo đảm được tốc độ vừa nâng cao độ tin cậy hệ thống do có cấu trúc đơn giản hơn. Khi so sánh cấu trúc ma trận 1 hàng×4 cột với cấu trúc ma trận 8 hàng×4 cột cho thấy độ phức tạp đã giảm được gần 8 lần nhưng tốc độ thực hiện mã hóa luồng vector 64bit trên ma trận tối giản vẫn không thay đổi. Kết quả mô phỏng trên ModelSim và thực thi trên Xilinx ISE Design Suite cho thấy hiệu năng của phương án đề xuất có nhiều ưu việt hơn so với các phương pháp khác. Từ khóa: Hệ xử lý chuyên dụng; FPGA; Hadamard; Pipeline. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công trình [4, 5], các tác giả đã thực hiện thuật toán biến đổi Hadamard nhanh (Fast Hadamard Transform) bằng công nghệ FPGA. Tuy nhiên, cấu trúc phần cứng khá phức tạp nên khi ma trận trọng số kích thước lớn để xử lý những luồng dữ liệu vector kích thước 64, 128 bit thì cấu trúc trở nên cồng kềnh nên khó đưa vào các hệ xử lý chuyên dụng. Hơn nữa, các công trình [4, 5] đã cứng hóa thuật toán biến đổi nhanh FHT đối với mã Hadamard [1], song về cơ bản vẫn là cứng hóa thuật toán phần mềm mà chưa cải thiện cấu trúc, đặc biệt là đưa các công nghệ mới như pipeline vào để tăng tốc độ xử lý luồng dữ liệu. Trong công trình [1], tác giả đã có ý tưởng khá tốt là sử dụng ma trận trọng số phụ để hỗ trợ cho ma trận chính thông qua hệ thống pipeline nên có thể thực hiện mã hóa Hadamard mọi kích thước. Điều này cho phép đơn giản hơn nữa cấu .