Design of application specific instruction set processors for the FFT and FHT algorithms
FFT ve FHT algorıtmaları için uygulamaya özgü komut kümeli işlemci tasarımı
- Tez No: 180639
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hızlı Fourier Dünüşumü, FFT, Hızlı Hartley Dünüşumü, o us ü u o us ü uüu ËsFHT, ünbellekli FFT, ünbellekli FHT, Uygulamaya Ozgü Komut Kümeli Işlemci, o o uOrtogonal Frekans Bülmeli Coğullamao şgiv, FFT, cached FFT, FHT, cached FHT, Applicattion Speciï¬c Instruc-tion Set Processor, OFDMiv
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Ortogonal Frekans Bülmeli Coğullama birşok sayısal haberleşme sistemindeo şg c skullanılan cok taşıyıcılı bir haberleşme tekniğidir. Bu teknikte hızlı Fourierş s s gdonusumu (FFT) ve tersine hızlı Fourier donusumu (IFFT) modulleri, sayısalveri modulasyonu ve demodulasyonu icin kullanılan temel modü llerdir. Coku ştaşıyıcılı sayısal haberleşme işin kullanılabilecek bir diğer algoritma ise hızlı Hart-s s c gley dünüşumü dü r (FHT). FHT algoritması reel bir dünüşum olduğu işin, enerjio usü u u o usü gctü ketimi, silikon bü yü klü ğu ve calışma hızı bakımından FFT algoritmasına güreu u u ug ü şs odaha iyi sonuşlar verebilir. Bu tezde, FFT ve FHT algoritmaları işin Uygulamayac cüu ËsOzgü Komut Kü meli Işlemciler sunuyoruz. Uygulamaya üzgü işlemci yüntemi,u o us ogenel amaşlı işlemcilerin sağladığı esneklik ile, uygulamaya üzgü tü mleşik de-cs g g ouu sËsvrelerin (ASIC) sağladığı verimliliği birleştirmektedir. Işlemcinin programlan-g g g sabilir olması onu esnek ve uygulamaya üzgü komutları, bellek mimarisi ve işlemou shattına (pipeline) sahip olması ise onu verimli yapmaktadır.Düşuk enerji tü keten bir işlemci tasarlamak amacıyla, FFT algoritmasınausü u sgüre daha iyi sonuş veren ünbellekli-FFT algoritmasını kullandık. Bu algoritmao c oişin, biri tek işlev uniteli, diğeri dürt işlev uniteli olmak uzere iki işlemci tasar-c s g os ü sladık. FHT algoritması işin ise ünbellekli-FHT algoritmasını geliştirdik ve biric o sFHT algoritması işin ve diğeri ünbellekli FHT algoritması işin iki işlemci tasar-c go c sladık. Bu işlemcilerin tasarımını komut kü mesi mimari dili (LISA) adı verilens ubir mimari tanımlama dili ile yaptık. Bu dil işin geliştirilmiş bir yazılım aracı;c s sLISATek işlemci tasarımcısı, tasarlanan işlemcinin yazılım geliştirme araclarınıs s s(assembler, linker, komut kü mesi simulatoru) ve HDL (Hardware DescriptionuüLanguage) kodunu otomatik olarak uretmektedir. Uretilen HDL kodunu iseüUMC 0.13 micron teknoloji kü tü phanesini kullanarak, Synopsis Design Compileruuyazılım aracı ile sentezleyerek mantık devresi seviyesinde HDL kodu elde ettik veenerji tü ketimi simulasyonları yaptık. Tasarladığımız tek işlev uniteli ünbellekli-u g s ü oFFT işlemcisi aynı metodla tasarlanmış bir FFT işemcisine güre %25 enerji tasar-s s s orafu sağlamaktadır. Dürt işlev uniteli ünbellekli-FFT işlemcisi ise %186 ya kadarg os ü o sdaha hızlı calışabilmektedir. FHT algoritması işin tasarladığımız, ünbellekli-FHTşs c g oişlemcisi ise FHT işlemcisine güre yaklaşık iki kat daha hızlı calışmaktadır.s s o s şs-
Özet (Çeviri)
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a multicarrier trans-mission technique which is used in many digital communication systems. Inthis technique, Fast Fourier Transformation (FFT) and inverse FFT (IFFT) arekernel processing blocks which are used for data modulation and demodulationrespectively. Another algorithm which can be used for multi-carrier transmissionis the Fast Hartley Transform algorithm. The FHT is a real valued transforma-tion and can give signiï¬cantly better results than FFT algorithm in terms ofenergy eï¬ciency, speed and die area. This thesis presents Application Speciï¬cInstruction Set Processors (ASIP) for the FFT and FHT algorithms. ASIPscombine the ï¬exibility of general purpose processors and eï¬ciency of applicationspeciï¬c integrated circuits (ASIC). Programmability makes the processor ï¬exibleand special instructions, memory architecture and pipeline makes the processoreï¬cient.In order to design a low power processor we have selected the recently pro-posed cached FFT algorithm which outperforms standard FFT. For the cachedFFT algorithm we have designed two ASIPs one having a single execution unitiiiand the other having four execution units. For the FHT algorithm we havederived the cached FHT algorithm and designed two ASIPs; one for the FHTand one for the cached FHT algorithm. We have modeled these processors withan Architecture Description Language (ADL) called Language of Instruction SetArchitectures (LISA). The LISATek processor designer, generates the softwaretool chain (assembler, linker and instruction set simulator) and HDL code of theprocessor from the model in LISA automatically. The generated HDL code isfurther synthesized into gate-level description by Synopsis Design Compiler with0.13 micron technology library and then power simulations are performed. Thesingle execution unit cached FFT processor have been shown to save 25% of en-ergy consumption as compared to an FFT ASIP. The four execution unit cachedFFT processor on the other hand runs faster up to 186%. The ASIP designedfor the developed cached FHT algorithm runs almost two times faster than theASIP for the FHT algorithm.
Benzer Tezler
- Development of application specific transport triggered processors for post-quantum cryptography algorithms
Post-kuantum kriptografi algoritmaları için uygulamaya özel taşıma tetiklemeli işlemcilerin geliştirilmesi
LATİF AKÇAY
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Açık kaynak kodlu OpenRISC tabanlı kırmık üstü sistemlerin gerçeklenmesi ve uygulamaları
Implementation and applications of open source OpenRISC based SOC's
LATİF AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Design and realization of an embedded processor for cryptographic applications
Kriptografik uygulamalar için gömülü işlemci tasarımı ve uygulaması
ÖVÜNÇ KOCABAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAY SAVAŞ
- Hücresel Yapay Sinir Ağı işlemcisi tasarımı ve FPGA gerçeklemesi
Design and FPGA implementation of Cellular Neural Network processor
VOLKAN MERİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- RISC-V processor design for secure communication applications
Güvenlı̇ haberleşme uygulamaları ı̇çı̇n RISC-V ı̇şlemcı̇ tasarımı
RECEP ONUR YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE YILMAZER METİN