GPF: Gigahertz pulse fitter
GDB: Gigahertz darbe betimleyici
- Tez No: 341173
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. H. FATİH UĞURDAĞ, DOÇ. DR. TAYLAN AKDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek enerji parçacık fiziği deneylerinde parçacık dedektörlerinden gelen üstüste koyulmuş sinyallerin işlenmesi gerekir. Söz konusu sinyaller, her biri bir parçacığa karşılık gelen yüksek frekanslı darbeler içerir. Darbeye ait genlik, yükselme ve alçalma zamanı gibi matematiksel öğeler parçacığın cinsini belirtir. Dedektörlerden gelen sinyallerin hiçbir gecikme olmaksızın işlenmesi önemlidir. Sinyalleri sabit disklerde saklayıp sonradan işlenmek üzere bilgisayarlara gönderemezdik. Data Acquisiton (DAQ kartları ile sabit diskler arasında çok fazla bant genişliği, çok sayıda sabit disk ve gelen veriye yetişebilmek için çok sayıda bilgisayar gerekirdi. Bizim bu probleme bulduğumuz çözümün adı Gigahertz Darbe Betimleyici (GDB). GDB, Analog-Dijital-Çevirici'nin yanındaki Field Programmable Gate Array'den (FPGA) oluşan bir DAQ olarak tanımlanabilir. Darbeler geldikçe sözkonusu FPGA bu darbeleri işler ve bilgisayarlara darbeye ait örneklerin kendisinden ziyade darbeye ait parametreleri gönderir. Böylece bant genişliğini ve sabit disk ihtiyacını önemli ölçüde azaltırız. Bu tezde GDB dizaynı; konseptten C koduna, C kodundan SystemC koduna, SystemC kodundan donanım mimarisine, donanım mimarisinden FPGA uygulamasına ana hatlarıyla anlatılmaktadır. Dizaynın doğrulanması FPGA aktarımından bağımsız gerçekleştirilmiştir; dizayn FPGA ile programlandığı ilk seferde çalışır durumdadır. Pipelining ve paralelleştirme tekniklerinin birleştirilmesiyle yeni bir mimari sunmaktadır. Mimarinin paralel kısmı bizim OP-PUB (Optimized Performance Per Unit Block) konseptine dayanır. OP-PUB mimarisi esnektir ve yeterli IPP (Identical Parallel Processor) sayısı ve FIFO derinlikleri hesaplanarak her darbe sıklığına göre ayarlanabilir. OP-PUB üstünde öncelik temelli bir dağıtıcı ve IPP'lerin içinde“Loop Pipelining”barındırır. IPP, sabit bir iterasyonu önceden belirlenmemiş sayıda gerçekleyen özelleştirilmiş bir CPU olarak düşünülebilir. FPGA uygulaması kısmında, kod üretimi tekniklerinin yanı sıra verimli kaynak kullanımı ve akıllı pipelining kullanmaktayız. Tezde yer alan mimari ve dizayn akışı gerçeklediğimiz algoritmaya özgü değişikliklere uyum sağlayabilecek ölçüde kapsamlıdır.
Özet (Çeviri)
High energy particle physics experiments require the processing of a superposition of signals from many particle detectors. Such signal contains many high frequency pulses, each of which belongs to a particle. The mathematical characteristics of a pulse, such as rise/fall times and amplitude, indicate the particle type. Processing of these signals on the fly, as they are received from detectors, is critical. Sending them to an array of hard disks to be processed later by a farm of computers would have multiple drawbacks. It would require too much bandwidth between the data acquisition cards and the storage array, too many disks, and too many computers so that they can keep up with the incoming data. Our solution to this problem is Gigahertz Pulse Fitter (GPF). GPF is a Data Acquisition System (DAQ) with a Field Programmable Gate Array (FPGA) next to Analog-to-Digital Converter (ADC). The FPGA processes the pulses as they occur and send only the pulse parameters to the storage/computer farm, thus enormously reducing bandwidth, storage, and compute requirements of the farm. This thesis outlines the design of GPF from concept to C code, from C code to SystemC code, from SystemC to HW architecture, from HW architecture to FPGA implementation. During this process, this thesis contributes in the following departments. It outlines a flow so that design verification stops being a moving target and the design works the first time it is programmed on the FPGA. It presents a novel architecture that combines pipelining and parallelism. The parallel part of the architecture is based on our concept of Optimized Performance Per Unit Block (OP-PUB). OP-PUB architecture is flexible and can be adapted to any pulse rate by calculating the necessary number of Identical Parallel Processors (IPPs) and FIFO sizes based on a formula. OP-PUB features a priority encoder based dispatcher at the top level and“Loop Pipelining”inside the IPPs. The IPP is a specialized CPU executing a fixed iteration body with an indeterminate number of iterations. On the FPGA implementation side, we use code generation techniques as well as smart pipelining and resource utilization. The architecture and design flow proposed are generic enough to withstand changes in the specifics of the curve fitting algorithms employed.
Benzer Tezler
- Türk popülasyonunda ortognatik cerrahi endikasyonu konulan hastaların pterygopalatine kanal lokalizasyonun ve morfolojisinin osteotomi güvenliği açısından retrospektif olarak incelenmesi
Investigation of pterygopalatine canal localization and morphology in terms of osteotomy safety of patients with orthognatic surgery indications in turkish population: Restrospective study
ALİ EKEMEN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2019
Diş HekimliğiAnkara ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALPAY KARASU
- Bazı farklı türden kesirli integral operatörler üzerine eşitsizlikler
Inequalities on some different types of fractional integral operators
EBRU YÜKSEL
Doktora
Türkçe
2020
MatematikKafkas ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN DENİZ
DOÇ. DR. AHMET OCAK AKDEMİR
- Recombinant protein production in alcohol dehydrogenase 2 deficient strain of Pichia pastoris
Alkol dehidrogenaz 2 geni silinmiş Pichia pastoris suşunda rekombinant protein üretimi
ERHAN ÇITAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EZGİ KARACA EREK
PROF. DR. MEHMET İNAN
- Adıyaman fay zonunun kuzeydoğu bölümünün sismotektonik özellikleri
The seismotechtonics characteristics of northeastern section of the Adıyaman fault zone
ERCAN ZENGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Jeoloji MühendisliğiFırat ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. MURAT İNCEÖZ