Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время к специадизиро-закнным ЭВМ и системам предъявляются все более высокие требования в плане возможности функционирования в реальном масиггабе времени (РЖ), использования принципов распараллеливания и конвейеризации вычисления, расширения полосы частот обрабатываемых и восстанавливаемых сигналов.
Анаїшз и восстановления сигналов составляет основу процессов решения задач обработки геофизической информации, обработки результатов испытаний, обработки изображений и других.
Требование высокой производительности, вычислительных систем, применяемых в этих областях, могут быть удовлетворены как за счет разработки новых методов цифровой обработки сигналов (ЦОС), "так и с помощью многопроцессорных средств параллельно-конвейерных вычислений.,
. К- настоящему. времени в теории ЦОС разработаны многочисленные алгоритми быстрых спектральных преобразований (БСП) в различных базисах. Особе-э значение с точки зрения минимума состава и количества операций имеют так называемый " сверхбыстрые " преобразования в . "хаароподобных" базисах, позБолямщие значительно увеличить скорость обработки.
В последнее время ввиду необходимости повышения информативности базисных Функций, учета локальных свойств сигналов, эффективного решении задач фильтрации и восстановления сигналов широко применяк/гся кусочно - базисные методы, на основе сплайн-функции. Мало исследованной является область параболических . сплайнов. Существенный зф^кт с позиций аппаратной реализации могут бить получен и результате сочетания теории базисных функций с: таГ.."ичи;> алгоритмический» методами (ТАМ) обработки информации.
Целью диссертационной работы является создание быстродействующих вычислительных средств на основе кусочно-квадратических спектральных базисов. .
В соответствии с поставленной цели в работе формулируется л решаются следующие задачи :
исследование систем " хаароподобных " кусочно -полиномиальных базисных функций ' и . параболических базисных сплайнов для выявления условий их эффективного применения.
анализ специализированных аппаратных .вычислительным средств, которые могли бы послужить основой для построения специализированных вычислительных струїггур преобразования сигналов.
разработка принципов построения специализированных вычислительных структур для выполнения " сверхбыстрых " преобразований и аппроксимации параболическими базисными сплайнами.
разработка алгоритмического и программного обеспечения для исследования и моделирования процессов обработки сигналов в кусочно-квадратических базисах.
Ыстоды исследований. Теоретическую основу проведенных исследований составляют теория сплайн -"функции и моделирования, вариационно - разностные методы,' методы численного интегрирования, обобщенные спектральные методы,'теория матриц и теория параллельны) вычислительных процессов.
Научная новизна проведенных Исследований заключается в том,'что :
Предложены алгоритмы быстрых спектральных преобразования в новых кусочно параболических базисах.
Показана возможность эффективной реализации процессов быстрых спектральных преобразований в локальных базисах на основе расширенной диаграммы занятости.
Разработаны принципы построения специалилнрйванных структур для параллельных вычислений , испсльгуїссих параболи* чєскиа В-сплайк.
Практическая ценность работы заключается в следующем :
- Предложена -последовательность этапов создания специа
лизированных вычислительных структур для быстрой обработіоі
сигналов в локальных базисах.
* Разработанныэ автором вычислительные средства могут быть эффективно применены в системах машинной графики.
Предложенные алгоритмы являются аппаратно-ориент:пх>-ванныыи и легко реализуются на системах, состоящих из типовых цифровых процессоров сигналов ( ЦПС ).
Разработано прикладное программное обеспечение , позволяющее моделировать на IBM PC алгоритмы быстрых спектральных преобразований в кусошю-полиномиальных базисах Хаара'и Харму-та и алгоритм аппроксимации параболическими базисными сплайнами. '
Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрялись в ходе, выполнения хоздооговорних работ с Ташкентским НИИ Злеісгроники АН Республики Узбекистан, с Санкт-Петербургским НИИ "Гидроприбор", а такта а ходе выполнения договора о творческом содружестве мевду Новосибирской НИИ СИЧГЕО и кафедрой ВТ СПб ГЭТУ. Предполагается дальнейшее исследование . и внедрение результатов диссертационной работы в учебном процессе на кафедрах вычислительной техники СПб ГЭТУ и технической кибернетики Ташкентского Государственного технического университета
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на :
всесоюзном - научно-техническом семинаре "Передача и обработка данных в информационных управляющих системах и сетях ЭШ" ( г. Киев, 1987 г.) ;
городской научно-практической конференции молодых ученых И специалистов ( г. Фергана, 1988 г.) ;
республиканской научно-технической конференции ыолодых ученых и специалистов " Опыт эксплуатации и песпективы развития АСУ с эиергеосьектами Узбекистана " ( г. Ташкент, l'J88 г.) ;
- 4 -"
республиканской 'научно-практической конференции "Совершенствование управления производит»?'.), технологнчесюпш процессами и оборудованием в региональна межотраслевых комплексах" ( г. Ташкент, 1989 г. ) ;
городской научно-практической конференции "Наука - производству" ( г. Чирчик, Узбекистан, 1989 г. ) ;
еональном семинаре " Машинная графика в моделировгшш и обучающих системах " ( г. Пенза, 1989 - 1990 ті г..) ;
научно-техническом семинаре ." Применение ПЭВМ в системах контроля и диагностирования РЭА " ( г. Москва, 1989 г. ) ;
всесоюзном школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Современнее состояние теории и разработки программного обеспечения систем управления с ЭВМ" ( г. Самарканд, 1990 г.) ;
всесоюзной научно-практической конференции " Ученые.' и специалисты - в решении социально-экономических 'проблем страны" ( г. Тавкент, 19СО - 1991 г. Г. ) ;
научно - технической конференции '" Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники и связи '"( т. Ленинград, Санкт-Петербург, 1901 - 1993 г. г. )
всесоюзной научно - технической конференции ."Перспективы развития и применения средств "ВТ для моделирования и автоматизированного исследования" '( г. Мэсква, 1931 г. ) ;
семинаре " Разработка архитектуры и прграммного обеспечения вычислительных систем /обработки информации в реальном времени использующих микро&ощную. элементную базу " ( г. Усть - Нарва, Эстония, І991 г. ) ';
постоянно 'действующем семинаре " Вычислительная техника в ЛСКй " ЛОП-РНГО РЭС им. А. С. Попова ( г. Санкт-Петербург, 1990 -!9P'J y.v. ) >, .
научно - практической конференции "СОЕервенстьование лїоктроооорудоаания и средств .автоматизации технологических прзп-.'сорз протолканы/, предприятии" ( г. Комсомольск - на - Амуре, 199" г.) ;
нвучно-техмичкскол конференции проі^-ссорско-преподаватель-
- 5 -іуого с^стаил СПй ГЗТІ', 1993 г.
Публикации. По томе диссертации опубликовано 5 статьей и 14 тезисов на всесоюзных и республиканских конференциях и семинарах.
Структура и айгеи работы. Диссертация состоит из введения,
четырех разделов с выносами, заключения, списка литературы,
пключат&го 115 наил'новаций. Основная часть работы изложена на
147 страница): машинопис. trar& текста. Работа содеркит С5 рисунков
и "12 таблиц. ' ' "