В.Н. Коновалов, М.О. Корлякова
4
Рассмотрим возможные варианты реализации бортовых систем управ-
ления МКА в нейросетевом базисе.
Элементной базой нейровычислительных систем являются заказ-
ные кристаллы ASIC, встраиваемые микроконтроллеры mC, процессо-
ры общего назначения GPP, программируемые логические интеграль-
ные схемы (ПЛИС), транспьютеры, цифровые сигнальные процессоры
DSP (Digital Signal Processor)
и нейрочипы. Применение любых из них
позволяет сегодня реализовать нейровычислители, функционирующие
в реальном масштабе времени, однако наибольшее использование при
реализации нейровычислителей нашли ПЛИС, DSP и, конечно, нейро-
чипы.
О
бладая мощной вычислительной структурой, DSP
позволяют
реализовать различные алгоритмы обработки информационных по-
токов. Сравнительно невысокая цена, а также развитые средства раз-
работки программного обеспечения позволяют легко применять их
при построении вычислительных систем с массовым параллелизмом.
Программируемая логика способна работать на более высоких
частотах, но поскольку управление реализовано аппаратно, измене-
ние алгоритмов работы требует перепрограммирования ПЛИС. Низ-
кая тактовая частота DSP пока ограничивает максимальную частоту
обрабатываемого аналогового сигнала до 10…20 МГц, однако про-
граммное управление позволяет достаточно легко изменять не только
режимы обработки, но и функции, выполняемые DSP. Помимо обра-
ботки и фильтрации данных, DSP могут осуществлять маршрутиза-
цию цифровых потоков, выработку управляющих сигналов, форми-
рование сигналов системных шин ISA, PCI и др.
Особенностью использования DSP и ПЛИС в качестве элементной
базы нейровычислителей является то, что ориентация в выполнении
нейросетевых операций обусловливает, с одной стороны, повышение
скоростей обмена между памятью и параллельными арифметическими
устройствами, а с другой — уменьшение времени весового суммирова-
ния (умножения и накопления) в результате применения фиксирован-
ного набора команд типа регистр-регистр [9–11].
Среди DSP c фиксированной точкой весьма достойно выглядит
первый российский сигнальный процессор (нейросигнальный про-
цессор) Neuro Matrix фирмы «Модуль» [11]. При тактовой частоте
50 МГц он практически не уступает по производительности изделиям
мировых лидеров, а по некоторым параметрам даже превосходит их.
При создании нейровычислительных систем на базе сигнальных
процессоров необходимо помнить, что DSP обладают высокой степе-
нью специализации. В них широко используются методы сокращения
длительности командного цикла, характерные для универсальных
RISC-процессоров, такие как конвейеризация на уровне отдельных
микроинструкций и инструкций, размещение операндов большинства
