Gerçek zamanlı sinyal işleme için entegre 32/64 bit hibrit skaler motor

Daha önce mevcut BCI tarafında paylaştığım bir açık kaynak projeydi; belki aranızdan birilerine faydalı olabilecek kısımlar vardır diye burada da paylaşıyorum.
Amaç, düşük ısıyı korurken boşta kalma süresini uzatmak ve gürültüsüz sinyalleri hızlı biçimde tespit edebilmekti.
Tek bir çipe tek bir kod port edilerek, satranç tahtası benzeri paralel bir yapıda sensör kopması gibi şiddetli gürültü oluştuğunda
ilgili düğümün çevresindeki doğu, batı, kuzey ve güney düğümlere kendisini baypas etmelerini söylemesi sayesinde sistemi bir şekilde ayakta tutmak
amaçlanmıştı.

Aşağıda ilgili felsefe ve işlevler yer alıyor.

Bu proje, 64 bit yerel gömülü ortamlara optimize edilmiş gerçek zamanlı sinyal algılama ve gürültü hızlandırma çekirdek motorunun uygulanmasına odaklanmaktadır. Ağır çok boyutlu matris işlemleri ile kısmi diferansiyel denklemleri (PDE) tamamen dışlayarak yüksek verimlilik elde edilmiştir.

Temel donanım mimarisi, elektriksel gürültü ve sensör sinyali kaybı nedeniyle yüksek frekanslı gerçek zamanlı işlemede büyük kısıtlar yaşar. Bu motor, düşük maliyetli grid dizi tabanlı çip topolojisini kullanarak bu sorunu yazılım seviyesinde çözer. Pahalı single-board computer (SBC) yerine, yalnızca doğrudan komşularıyla (doğu, batı, kuzey, güney) haberleşen düşük maliyetli bir mikrodenetleyici (MCU) gridi kullanır. Çok küçük ve ucuz MCU çiplerinden oluşan yoğun bir satranç tahtası biçimli donanım yerleşimi düşünebilirsiniz. Bu yapı, deterministik yürütme zamanlamasını garanti eder ve üstün hata toleransı sunar.

Düz skaler register’larla %0 cache miss elde etmeKatı 1 kHz deterministik döngü zamanlamasını karşılamak için, çok boyutlu diziler (float[][]) ve pointer chasing yaklaşımı tamamen terk edildi. Bunun yerine tüm algoritmalar, skaler register seviyesinde (p00, p11) tamamen düzleştirildi (flattening). Böylece yerel 64 bit FPU, register’ları doğrudan eşleyebilir ve işlemleri tek saat çevriminde yürütebilir.

Dallanmadan durum döndürme (sıfır jitter’lı if işleme)CPU pipeline flush oluşmasını önlemek için, çekirdek yürütme yolundan koşul ifadeleri (if) tamamen çıkarıldı. Gürültü azaltma, katman 1’in dikey durum döndürme mekanizmasıyla kesintisiz biçimde ele alınır; bu mekanizma, sürekli döndürme kullanarak yüksek enerjili gürültüyü etkili biçimde notch filter uygular.

Padé [1/1] rasyonel yaklaşımıyla gerçek zamanlı ölçeklemeYüksek frekanslı döngü içinde exp() gibi ağır aşkın fonksiyonları çağırmak, gömülü CPU zamanlaması açısından ciddi bir risk unsurudur. Bu motor, bunu Padé rasyonel yaklaşımıyla değiştirerek üstel eğriyi basit aritmetik denklemlere dönüştürür. Bu da sürekli eşleme için gereken işlem maliyetini çarpıcı biçimde azaltır

Türevsiz mesh baypası (otonom hata yalıtımı)Belirli bir düğümde kalıcı ve aşırı gürültü ya da fiziksel sinyal kaybı oluşursa, katman 1 otomatik olarak yerel apoptosisi tetikler ve komşu düğümlere yalıtım sinyali yayınlar. Tüm grid üzerinde ağır kısmi diferansiyel denklemleri yeniden hesaplamak yerine, motor komşu çıktılara çapraz eksenli negatif işaretli (-) bağlaşım uygular. Bu akıllıca matematiksel hile, kendiliğinden saat yönünde bir vortisite (curl) oluşturarak, arızalı düğüm kararlı duruma dönene kadar sinyal akışını dead zone çevresinde çapraz yönde kesintisiz biçimde baypas eder.

[pjhkorea]

Harici sabit yalıtımlı switching kernel yerleşik üçlü şasi faz dolaşımlı embedded scheduler ile ilgilenenler için fluxmesh_constant_slot_test.h ve README4-3.md dosyalarına göz atarsanız memnun olurum