Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti qarshi filiali samarqand filiali

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI QARSHI FILIALI SAMARQAND FILIALI

“TELEKOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARI” FAKULTETI

“Tizimlar va signallarni qayta ishlash” fanidan
MUSTAQIL ISHI


Bajardi: Sariboyev O

SAMARQAND – 2023

Mavzular:

• 
  RISC-texnologilari asosida yaratilgan L1879BM1 (NM6403) signal protsessorining tuzilishi, asosiy parametrlari va ishlash tartibi
  
• 
  Multipleks kanalining terminali 1879BA1 rusumdagi signal protsessorining qurilmalari va ishlash tartibi
  
• 
  Visual DSP++5 platformasida signal protsessolarini dasturlash
  
• 
  Signal protsessorlar ko’rsatkichlari texnik parametrlari va arxitekturasi
  

1-Mavzu: RISC-texnologilari asosida yaratilgan L1879BM1 (NM6403) signal protsessorining tuzilishi, asosiy parametrlari va ishlash tartibi

1999 yil noyabr oyida Bryusseldagi Butunjahon ixtirolar salonida Ilmiy-texnika markazi (STM) "Moduli" ixtirosini taqdim etdi "Neyroprotsessor, to'yinganlik funktsiyalarini hisoblash uchun qurilma, hisoblash qurilmasi va yig'uvchi" (Pat. No 2131145 RF ), Salonning oltin medali bilan taqdirlangan. Ushbu ixtiro vektor-matritsa va neyron tarmoqlari hisob-kitoblarini qo'llab-quvvatlash uchun maxsus ishlab chiqilgan neyroprotsessorlar oilasini ishlab chiqish uchun asos bo'ldi, ular ko'pincha raqamli axborot markazida qo'llaniladi.

Xususan, NM6403 protsessori (L1879 VM1) yaratildi, uning noyob arxitekturasi vektor va matritsa operatsiyalarida muhim unumdorlik ko'rsatkichlariga erishish imkonini beradi (jadvalga qarang).8 8-bitli elementning vektoriga 8-bitli elementlar va qo'shing natijada 4 ta 16 bitli element vektori hosil bo'ladi, bu 8 va 16 bitli raqamlarda 64 ta skalyar amalga teng. Vektor va matritsa operatsiyalarini bajarishda L1879 VM1 protsessorining ishlashini o'lchash natijalari 1-jadvalda keltirilgan.

"TRAFIK-MONITOR" HISOBIYOT MAJMUASI

L1879 VM1 protsessorining yaratilishi STC "Moduli" ga hisob-kitob markazining amaliy muammolarini hal qilish imkonini berdi. Jumladan, DTX tomonidan videokameralardan olingan ma’lumotlar asosida real vaqt rejimida transport oqimlarining xususiyatlarini aniqlash uchun “Traffic-monitor” apparat-dasturiy kompleksi ishlab chiqildi.
"Yo'l harakati monitoringi" majmuasi quyidagi vazifalarni hal qiladi:
· Yo‘l uchastkalarini kuzatish uchun videokameradan kelayotgan videotasvirni raqamlashtirish (6 ta harakat chizig‘igacha);
videokameraning kuzatuv zonasida joylashgan transport vositalarini aniqlash va kuzatish;
kuzatilayotgan transport vositalarining turlarini tan olish (5 turdagi: engil avtomobillar, kichik yuk mashinalari / mikroavtobuslar, avtobuslar, uzun yuk mashinalari / tirkamalar, mototsikllar);
operator tomonidan belgilangan kuzatuv vaqt oralig'ida transport oqimi to'g'risidagi ma'lumotlarni to'plash va qayta ishlash;
ma'lum bir kuzatish vaqt oralig'ida transport oqimlarining xususiyatlarini (o'rtacha oqim tezligi, transport vositalari orasidagi o'rtacha masofa, turlari va jami bo'yicha transport vositalarining soni, harakat yo'laklarining tirbandligi va yo'l yo'nalishi) aniqlash;
sekin harakat yoki tirbandlikni aniqlash;
to'plangan statistik ma'lumotlarni (so'rov bo'yicha) yo'l harakati nazorati uchun boshqaruv xonasiga o'tkazish;
· kuzatilgan transport oqimi tasvirini boshqaruv xonasiga uzluksiz uzatish.
Ushbu muammolarni hal qilish zamonaviy transport oqimlarini boshqarish va turli nazorat punktlarida transport oqimlarini nazorat qilish uchun juda muhimdir. Va ushbu kompleksning rivojlanishi "Modul" STCda yaratilgan protsessorda real vaqt rejimida Hisob-kitob markazining murakkab muammolarini hal qilish imkoniyatini namoyish qilish uchun juda mos edi.
“Traffic-monitor” majmuasini ishlab chiqish algoritmini ishlab chiqish, loyihalash, dasturiy ta’minot va kompleksni sinovdan o‘tkazishni o‘z ichiga olgan.
KOI algoritmlarini dastlabki sinovdan o'tkazish shaxsiy kompyuterda real bo'lmagan rejimda (turli transport oqimlarining videofilmlarini kadrlar bo'yicha qayta ishlash) amalga oshirildi. Natijada, "Traffic-Monitor" kompleksi uchun hisob-kitob markazi algoritmiga to'rtta algoritmik blok kiritilgan.
Aniqlash blokida shovqin fonida kuzatish ob'ektlarini tanlash masalasi hal qilinadi. Buning uchun quyidagilar ketma-ket bajariladi: tasvirni ortogonal koordinatalar sistemasiga teskari proyektiv aylantirish; ikkita chiziqli bo'lmagan Sobel operatorlari yordamida tasvirning yorqinligi farqlarini (konturlarini) ta'kidlash (3 x 3 o'lchamdagi vertikal va gorizontal Sobel maskalari bilan tasvirning ikkita diskret ikki o'lchovli konvolyutsiyasi); 5 x 5 o'lchamdagi past o'tkazuvchan filtr-niqob bilan tasvirning diskret ikki o'lchovli konvolyutsiyasi orqali tasvir shovqinini bostirish; yorqinlik chegaralari bo'yicha tasvirni segmentatsiyalash va matematik morfologiya usullari bilan tasvirni qayta ishlash natijalari (tasvirning geometrik tuzilishini tahlil qilish).
Kuzatuv blokida ob'ektlarning kontur chiziqlari tanlanadi, ular uchun ramkalar ketma-ketligida aniqlangan segmentlar o'rtasida yozishmalar o'rnatiladi (kadrdan freymga beqaror bo'lgan segmentlar filtrlanadi). Segmentlar birlashmalarining ma'lum shakllarga muvofiqligi aniqlanadi. Xuddi shu bosqichda har bir ob'ektning tezligi va ular orasidagi masofalar hisoblab chiqiladi.
Ob'ektni tanib olish blokida ob'ekt tasvirining vertikal va gorizontal diagrammalari ketma-ket hisoblab chiqiladi (ob'ektning vertikal va gorizontal o'lchamlari bo'yicha satr va ustunlardagi o'rtacha yorqinlikning taqsimlanishi). Bundan tashqari, ushbu diagrammalar ob'ektning ketma-ket portretini olish va ushbu portretning o'lchamini sakkizta raqamli qiymatga kamaytirish uchun birinchi to'rtta asosiy Hadamard funktsiyasi bilan o'zgartiriladi. Avtotransport vositalarining turlarini tanib olish neyron tarmog'i orqali amalga oshiriladi, unda neyron tarmog'ini o'qitish jarayonida shakllangan ob'ekt portretining transport vositasi tasviriga yaqinligining ehtimollik o'lchovi qo'llaniladi.
Statistik ma'lumotlarni shakllantirish blokida eskort zonasidan chiqib ketgan transport vositalarining soni (jami va turlari bo'yicha) hisobga olinadi. Bo'laklar bo'ylab transport vositalari orasidagi tezlik va masofalarning o'rtacha qiymatlari, bo'laklarning tirbandligi va harakat yo'nalishlari aniqlanadi. Ushbu ma'lumotlar, shuningdek, sahnaning video tasvirining so'nggi 200 kadrlari boshqaruv xonasiga shaxsiy kompyuterga uzatish uchun kalkulyatorning umumiy xotirasida qayd etiladi.
Ta'riflangan tasvirni qayta ishlash juda ko'p vektor-matritsa va katta ma'lumotlar massivlari bilan boshqa operatsiyalarni o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, videoma'lumot turiga (PAL / NTSC) qarab, tasvirning 103680/86400 pikselli bunday murakkab raqamli ishlovi soniyasiga 25/30 marta amalga oshirilishi kerak. Biroq, bu muammoni real vaqtda hal qilish uchun faqat ikkita parallel L1879 VM1 protsessorlari va taxminan 16 MB xotira etarli.
Strukturaviy ravishda "Traffic-Monitor" kompleksi bir nechta versiyalarda amalga oshiriladi: TM-PCI, TM-CPCI va TM-K. TM-PCI shaxsiy kompyuterga (PCI) o'rnatish uchun mo'ljallangan.
TM-CPCI sanoat kompyuteriga (CPCI) o'rnatilgan. TM-K ochiq iqlim sharoitida ishlashga qaratilgan. U 220 V quvvatga ega va RS 232 yoki RS 485 portlari orqali boshqaruv xonasi shaxsiy kompyuteriga ulangan, yo'lga yaqin joylashgan tayanchga osilgan maxsus muhrlangan korpusda yig'ilgan.Uch elektron blok: ana plata, videokamera boshqaruvchisi va kalkulyator. Kengashlarning dizaynlari vazifalarni alohida kichik bloklar o'rtasida taqsimlash va hisoblash kompleksining dasturiy ta'minotini parallel jarayonlarga bo'lishdan keyin ishlab chiqilgan.
Ana plata boshqaruv xonasining shaxsiy kompyuteri bilan "Traffic-Monitor" majmuasining interfeysini ta'minlaydi. Shuningdek, 8 MB operativ xotira va 1 MB flesh xotiraga ega. Operativ xotira o'rnatish natijasida ochilgan funktsional dasturiy ta'minotni (dasturiy ta'minotni) joylashtirish va boshqaruv xonasiga uzatishdan oldin transport oqimlari haqidagi ma'lumotlarni qayta ishlash natijalarini saqlash uchun mo'ljallangan. “Yo‘l harakati monitori” majmuasining qadoqlangan funksional dasturiy ta’minoti va videokameralarning kalibrlash parametrlari (videokameralarni yo‘lga ulash parametrlari, yo‘lda harakatni kuzatish zonalari parametrlari) flesh-xotiraga yuklangan.
Videokamera boshqaruvchisi FPGA-ga asoslangan va videokameralardan sekundiga 25/30 kadr (PAL/NTSC) chastotada keladigan video kadrlarni qabul qilish va raqamlashtirish uchun mo'ljallangan. Tekshirish moslamasi bir kameradan to'rttagacha ma'lumot olishi mumkin. Videokameralardan olingan ma'lumotlar multipleksor orqali keladi, ya'ni. ketma-ket qabul qilinadi. Videokameralarga o'z vaqtida xizmat ko'rsatish rejimi boshqaruv xonasi operatori tomonidan parametrik ravishda o'rnatiladi. Natijada, kontroller chiqishida piksel yorqinligi gradatsiyasining 256 darajasiga ega 360 x 280 (PAL) yoki 360 x 240 (NTSC) pikselli monoxrom tasvirning raqamlashtirilgan ramkalari hosil bo'ladi.
Kalkulyator taxtasi ikkita L1879 VM1 protsessorini, to'rtta 2 MB xotira blokini va uzilish kontrollerini o'z ichiga oladi. Kalkulyator hisoblash jarayonini boshqarish, raqamli tasvirni qayta ishlash va trafik oqimlari haqida statistik ma'lumotlarni yaratish muammolarini hal qiladi.
"Traffic-Monitor" hisoblash kompleksining dasturiy ta'minoti hisoblash jarayonini boshqarish, tasvirlarning raqamlashtirilgan video kadrlarini qayta ishlash va transport oqimlari haqida statistik ma'lumotlarni shakllantirishni o'z ichiga oladi. Hisoblash jarayonini boshqarish Traffic-Monitor majmuasining tashqi interfeyslarini dasturiy ta'minot bilan ta'minlash, videokamera boshqaruvchisini boshqarish, protsessorlar ishini sinxronlashtirish va protsessorlar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish, boshqaruv xonasidan shaxsiy kompyuter xabarlarini qayta ishlashdan iborat. , shuningdek, ishlamay qolganda Traffic-Monitor kompleksi dasturini avtomatik ravishda qayta ishga tushirish. Dasturiy ta'minotni ishlab chiqishda eng qiyin va muhim vazifalardan biri minimal hisoblash vaqtiga erishish uchun dasturlarni optimallashtirish uchun L1879 VM1 protsessorining arxitektura xususiyatlarini hisobga olish edi. Shuning uchun dasturiy ta'minotning manba matnlari uning ichida yozilgan assembler.
Bundan tashqari, boshqaruv xonasi shaxsiy kompyuter uchun dasturiy ta'minot yaratildi. Buning natijasida operatorga sozlash va tekshirishlarni amalga oshirish hamda “Traffic-monitor” majmuasining ish rejimlarini sozlash, transport oqimlari haqida statistik ma’lumotlarni olish va kuzatilayotgan yo‘l uchastkasining videokadrlarini qabul qilish uchun qulay dialog interfeysi taqdim etiladi.

"TRAFIK-MONITOR" SINOV KOMPLEKSI

"Traffic-Monitor" kabi komplekslarni ishlab chiqishning eng muhim bosqichi sinov bosqichidir. "Traffic-Monitor" transport nazorati tizimlarining bir qismi sifatida va nazorat punktlarida ishlashga mo'ljallanganligi sababli, transport oqimlarining xususiyatlarini aniqlashda ishonchlilik va aniqlik nuqtai nazaridan unga yuqori talablar qo'yiladi. Shunday qilib, transport vositalarining umumiy sonini va ularning o'rtacha tezligini aniqlashda nisbiy xatolar mos ravishda 1% va 5% dan oshmasligi kerak. Bularning barchasi texnik shartlarda mustahkamlangan "Traffic-Monitor" kompleksini qabul qilish qoidalari va sinov usullariga qat'iy talablar qo'yadi. Xususan, “Traffic-monitor” majmuasining funksional xarakteristikalarini aniqlash uchun sakkizta maxsus plyonkali transport oqimi stsenariylaridan foydalaniladi, ularning xarakteristikalari analitik tarzda aniqlanadi. Sinovlar “Traffic-monitor” kompleksi algoritmi va dasturiy ta’minotining ishlashini ham yaxshilash imkonini berdi.
Rivojlanish natijasida statistik tavsiflarni aniqlashda nisbiy xatolar (transport vositalarining yoki ularning faralarining ko'rish diapazoni kamida 50 metr va tezligi kamida 20 km / soat bo'lgan) dan oshmasligiga erishish mumkin edi. O'rtacha tezlikni aniqlashda 5%, transport vositalarining umumiy sonini aniqlashda 1% va turlari bo'yicha tasniflanganda 10%.

TITIK FUNKSIYALAR KUTUBXONALARINI YARATISH

Raqamli transformatsiyada ko'plari keng ko'lamli vazifalar uchun xos bo'lgan usullardan foydalaniladi: proyektiv transformatsiyalar, diskret konvolyutsiyalar, unitar transformatsiyalar (Hadamard, Xaar, Karxunen-Loeve, ikki o'lchovli diskret Furye transformatsiyasi, diskret kosinus konvertatsiyasi), siqish usullari ( JPEG, MPEG, to'lqinli o'zgarishlar), vektor-matritsa operatsiyalari va boshqalar. Bu shuni anglatadiki, STC "Moduli" da yaratilgan protsessorlar nafaqat asosiy dasturiy ta'minot (tarjimon, kompilyator, bog'lovchi, kutubxonachi va boshqalar), balki odatiy funktsiyalar kutubxonalari tomonidan ham qo'llab-quvvatlanishi kerak. Bundan tashqari, "Traffic-Monitor" kabi murakkab dasturiy ta'minot tizimlarini ishlab chiqishda nafaqat protsessor arxitekturasining xususiyatlarini hisobga olish, balki kompleksning butun hisoblash tizimining resurslaridan maksimal darajada samarali foydalanish ham muhimdir. , protsessorlar o'rtasida ma'lumotlarni qayta ishlash vazifalarini to'g'ri taqsimlash. Ko'p protsessorli tizimlarni dasturlashda yuzaga keladigan qiyinchiliklar yaxshi ma'lum - bu jarayonlarni sinxronlashtirish, ma'lumotlar almashinuvi usullari va turli protsessorlar tomonidan umumiy resurslarga kirish mexanizmlari. Shunga o'xshash vazifalarni tegishli kutubxonalar yordamida ham hal qilish mumkin.
Shu bilan birga, tajriba shuni ko'rsatadiki, dasturchi tomonidan birinchi marta maxsus protsessor uchun assembler tilidan foydalangan holda kutubxona funktsiyalarini mustaqil ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish asossiz darajada katta vaqtni (yillarni) talab qiladi. Boshqa tomondan, agar biz xuddi shu protsedurani taqqoslasak, masalan, C++ da yozilgan va kompilyator tomonidan assemblerga tarjima qilingan va dastlab assemblerda yozilgan vektorni to'plash matritsasiga ko'paytirish, arxitektura xususiyatlarini hisobga olgan holda. L1879 VM1 protsessori, keyin birinchi holatda, hisob ikkinchisiga qaraganda 30 barobar ko'p bo'ladi. Shuning uchun odatiy funktsiyalar kutubxonalari amaliy dasturlar va kompyuter tizimlarini ishlab chiquvchilarni protsessor arxitekturasi va assemblerda dasturlash xususiyatlarini batafsil o'rganishdan ko'p darajada ozod qiladi.
Bunday kutubxonalarni rivojlantirish “Moduli” DTMda tashkil etildi. E'tibor bering, bu ish nafaqat funktsional dasturlarni ishlab chiqish, balki kutubxonalarni shakllantirish va tavsiflash usullariga ham ijodiy yondashishni talab qiladi. Bugungi kunda vektor-matritsali transformatsiyalar va maxsus transformatsiyalar kutubxonalari (cheklangan massiv konvolyutsiyalari, ikki o'lchovli unitar o'zgarishlar, tasvirni siqish) 500 ga yaqin funktsiyani o'z ichiga oladi. Ular STC "Moduli" neyroprotsessorlarida tipik tasvir o'zgarishlarini amalga oshirish uchun mustaqil ilmiy va amaliy qiziqish uyg'otadi. Bundan tashqari, kutubxonalarning bir qismi "Yo'l harakati monitoringi" majmuasini yaratish jarayonida ishlab chiqilgan. Ushbu kutubxonalar nafaqat video tasvirlarni raqamli qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin, balki radar, termal, televizor va boshqa tasvirlarga ham tegishli. “Module” ilmiy-texnika markazi kutubxonalari to‘plami http//www.module.ru saytida taqdim etilgan, kutubxonalarni rivojlantirish davom etmoqda va biz ushbu kutubxonalar bo‘yicha taklif va mulohazalar uchun barcha manfaatdor tomonlarga minnatdorchilik bildiramiz.

XULOSALAR

“Traffic-monitor” hisoblash kompleksini ishlab chiqish va yaratish tajribasi texnik yondashuvlar nuqtai nazaridan ham, “Module” DTMda ishlab chiqilgan protsessor imkoniyatlarini namoyish etish nuqtai nazaridan ham noyobdir. Ko'plab mahalliy va xorijiy ko'rgazmalarda "Yo'l harakati monitoringi" majmuasi doimo og'riq keltirdi. Bizning qiziqishimiz, shu jumladan, "Yo'l harakati monitoringi" kompleksidagi kabi texnik imkoniyatlar to'plamiga ega analoglar namoyish etilmaganligi sababli.
L1879 VM1 protsessorining yuqori unumdorligi tufayli "Traffic-Monitor" majmuasida vektor-matritsali hisob-kitoblarni amalga oshirishda AKTning murakkab va yuqori samarali algoritmlari amalga oshirildi, neyron tarmoq sintezlandi va transport vositalarining turlarini tanib olishga o'rgatdi. . Natijada qaror natijalarining ishonchliligining yuqori darajalariga erishildi. Bularning barchasi, shuningdek, L1879 VM1 protsessoriga asoslangan kompleksning apparat platformalari namunalarini ishlab chiqish va yaratish nou-xau hisoblanadi va “Traffic-Monitor” loyihasining dolzarbligi va ilmiy ahamiyatini belgilaydi.
Ishning amaliy ahamiyati transport oqimini boshqarish muammolarida olingan echimlarni qo'llash sohalarining keng doirasi bilan bog'liq. "Yo'l harakati monitori" kompyuter majmuasi yo'l harakati nazorati markazi tomonidan qarorlar qabul qilish, svetoforlarni boshqarish bo'yicha kontrollerlarda qarorlar qabul qilish, portlar, bojxona postlari, to'lovlar o'tkazish punktlarida avtomobillar oqimini nazorat qilish uchun axborot vositasi sifatida ishlatilishi mumkin. yo'llar, katta to'xtash joylari va boshqalar P. “Yo‘l harakati-monitor” majmuasi bo‘yicha olib borilgan ishlar asosida “Modul” DTM tomonidan Hisob-kitob markazining stereotizimlarini yaratish bo‘yicha eksperimental ishlar olib borildi. Og'ir transport vositalarining o'lchamlarini aniqlash va o'qlari sonini hisoblash uchun eksperimental stereo tizim va avtomobil to'qnashuvining oldini olish uchun axborot tizimi yaratildi.
Kelajakda yangi avlod neyroprotsessorining paydo bo'lishi bilan (2003 yil oxiri - 2004 yil boshi) "Traffic-Monitor" majmuasidagi protsessorlar sonini qisqartirish va funktsional vazifalar doirasini kengaytirish, xususan, real vaqt rejimida transport vositalarini davlat raqamini aniqlagan holda aniqlash vazifasini hal qilish.