一种新型结构的带状矩阵乘法器

在科学研究和实时信号处理中,需要进行大量的带状矩阵乘法运算．在分析经典二维,串行心动结构矩阵乘法器的基础上,提出了基于三维的、串并行数据传输的新型结构．改进后的矩阵乘法器具有高度的并行性和流水线的特点,均衡阵列负载,提高运算速度和优化资源的利用率．     

消谐PWM模型中雅柯比矩阵LU分解的FPGA实现

在逆变电源消谐脉宽调制(PWM)模型的求解中,雅柯比矩阵的求逆是影响求解速度的主要因素．为加速矩阵求逆,本研究在简要分析Gauss消去法的基础上,构造出一种基于二维正方心动阵列的矩阵LU分解的电路结构．通过硬件描述语言对其建模与仿真,并经可编程门阵列芯片实验验证,结果表明这种结构能快速实现矩阵LU分解,从而有效地提高了消谐模型数学求解的实时性．     

逆变器消谐方程实时求解中矩阵求逆与ASIC实现

在运用同伦算法进行逆变器PWM消谐方程实时求解过程中,矩阵求逆是关键.通过对上三角矩阵求逆算法的研究,提出了一种适合ASIC实现的基于二维心动阵列的矩阵求逆并行结构.运用硬件描述语言(VHDL)对其建模,并通过Synopsys的Design Compile综合和Cadence的NC-Sim对其进行综合后仿真.仿真结果表明,该并行结构能够在2n 1个时钟周期内完成n阶矩阵求逆,而传统的串行计算至少需要n3个时钟周期.     

逆变器消谐模型求解中矩阵求逆的算法研究

针对消谐方程求解过程中的矩阵求逆问题，分析了各种求逆方法及其运算量，并对矩阵求逆方法进行了算法的稳定性分析，找到影响消谐方程数字化求解收敛性的根本原因是消谐矩阵的病态性质引起的，提出了具有可紧凑存储法思想的高斯-约当初等变换求逆方法，并细述了其计算步骤，该方法具有占用存储资源少、运算量较小、易于实现并行运算等优点，不失为一种有效的消谐矩阵求逆算法。     

方阵高次幂计算方法研究

在分析一般矩阵乘法运算对计算方阵高次幂运算局限性基础上，结合实例介绍了矩阵分解法、Hamiltoncayley定理法等七种方阵高次幂求解方法．     

一种新的Booth乘法器设计方法

文章在分析了数字电路实现乘法运算的基本原理及部分积优化原理的基础上,提出了一种具有动态加速浮点乘法运算功能的变基Booth算法,该算法可以在不增加加法器负担的条件下收到较好的加速效果。在一个普通的2输入加法器的支持下,平均加速效果至少好于8基Booth,而面积和速度都优于前者。同目前集中于乘法器中阵列结构的优化方法相比,该文为乘法器优化设计提出了一种新的研究方向。     

基于Spark的并行ISOMAP算法

为了实现大数据环境下非线性高维数据的降维,提出了基于Spark的并行ISOMAP算法.在该方法中,为了快速求解大规模矩阵的特征值和特征向量,设计并实现了基于Spark的并行块Davidson方法;同时,针对大规模矩阵计算和传输困难的问题,提出了基于RDD分区的行块式矩阵乘法策略,该策略把每个分区中的矩阵行转换成块矩阵,行块式矩阵可不受map算子对RDD逐条计算的限制,并可以利用Spark中的线性代数库参与矩阵级别的运算.实验结果表明,行块式矩阵乘法策略有效提高了矩阵运算的效率,并行块Davidson方法能够快速求解大规模矩阵特征值和特征向量,有效提高了并行ISOMAP算法的性能,表明并行ISOMAP算法可以适应大数据环境下的降维处理.     

第一类shifted chebyshev多项式用于最小二乘法分析正方形截面杆的扭转问题

本文介绍第一类Shifted Chebyshev多项式,求出它的微分运算矩阵。将任意平方可积函数用有限多个第一类Shifted Chebyshev多项式表示,利用运算矩阵和最小二乘法,使求解偏微分方的问题归结为求解代效方程组,因而求出正方形截面杆的扭转问题的数值解。该方法比较简单,其结果精确度较好。     

基于半导体光放大器的光学向量矩阵乘法器的实现方法

提出了一种基于半导体光放大器(SOA)的光学向量矩阵乘法器(OVMM)的实现方法。与传统的向量矩阵乘法器相比,本文方法采用的是非空间光的实现方案,且SOA的增益补偿作用可对计算所得的光功率进行校正,从而提高计算精度。对提出的方法进行了1×2向量与2×2矩阵乘法运算的实验验证,结果表明可以实现向量矩阵乘法器的运算功能。利用SOA的大范围增益可调特性,可有效提高信号动态范围,利于多路信号间均匀性的改善,且易于集成。     

数字信号处理中的矩阵运算化简

本文通过化简矩阵运算,得到了一个仅有白噪声的最佳1-维Wiener滤波与数据压缩系统和一种快速二次分类器,同时给出了实现框图。1-维Wiener滤波与数据压缩系统只需进行二次正交矩阵乘法,快速二次分类器的乘法运算减少d(d 1)/2次,这里d是模式的维数。     

基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

并行计算是提高音频大地电磁（audio-frequency magnetotelluric method,AMT）数据反演效率的有效途径。本文在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA) 下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+ CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。     

基于流水线技术的Montgomery模乘器优化设计

基于高基FIOS算法，采用流水线技术实现Montgomery模乘器的硬件设计。并讨论流水线级数的选取对模乘器的速度、面积的影响，并推导出最优化流水线级数选取的公式。通过仿真实验证明了设计的优越性。     

PWM逆变器特定谐波抑制技术

建立电压型PWM逆变器输出电压的数学模型,分析其谐波分布规律,以改善PWM逆变器输出波形质量,抑制谐波污染.针对电压型PWM逆变器建立了基于SHEPWM的数学模型,根据特定消谐技术求解非线性方程组,采用同伦算法获得开关角数据,以保证特定消谐方程组的解在大范围内快速收敛.仿真结果证明了该方案的可行性.     

多通道并行TD-LTE小区搜索架构设计与FPGA实现

移动终端通过小区搜索完成与网络的接入工作.为了更快地完成时分长期演进 (time division long term evolution,TD-LTE)系统小区搜索过程,与传统数字信号处理(digital signal processing,DSP)串行模式对比,从速度和面积两方面综合考虑,提出一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的多通道并行小区搜索架构.主要工作集中在小区搜索整体方案设计和FPGA硬件实现上,在算法上对整个小区搜索算法架构进行了改进,同时根据硬件需求,利用以时钟换取速度的思想对FPGA硬件实现架构进行了优化.采用多通道并行高速乘法器进行序列相关检测和动态门限配置的方法,大大缩短了TD-LTE小区搜索的处理时间.并以Altera的EP4SGX230KF40C2 芯片作为硬件平台进行了Modelsim功能仿真、板级验证等工作.实验结果表明,该设计方案的处理速度和数据精度均满足TD-LTE 系统测试要求,性能远优于传统的DSP架构模式,可以应用到实际工程中.     

基于Fermi架构的超声图像自动增益补偿并行算法

 在医学超声成像系统中由于超声波在人体组织内传播会发生衰减,需要对超声图像进行有效的增益补偿,使超声图像的显示效果更好。但大多数自动增益补偿算法在处理时涉及大量的复杂计算,成为临床实时成像系统中的一大性能提升瓶颈,为此提出了一种基于高性能并行计算平台Fermi架构图形处理单元(GPU)的自动增益补偿并行处理算法。本算法主要的处理流程有数据预处理、区域类型检测、组织强度计算、二次曲面拟合以及自适应增益补偿等部分,核心的并行算法设计包括了粗粒度的并行均值滤波、局部方差系数的并行计算、优化的矩阵转置并行实现以及基于LU分解的粗粒度的矩阵求逆的并行实现等方面。数据测试结果显示,与基于CPU的实现相比,采用Fermi架构的GPU处理不仅可以得到完全一致和较好的增益补偿效果,而且可以取得较大的加速效果,满足实时系统需求,对512×261的图像数据能够达到427帧/s的高帧率,速度提高了大约267倍。     

配电网的回路阻抗法潮流计算与仿真可视化

提出了一种用于配电网快速潮流计算和仿真信息可视化的新方法:结合十字链表与关联矩阵,给出了阻抗矩阵自动生成算法,并可以任意顺序求解各支路电流和各内节点电压;提出了基于right-looking LU分解法的并行高斯消去算法,利用GPU(图形处理器)加速求解复系数回路阻抗方程组;采用GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术,对潮流计算结果进行仿真可视化.仿真算例表明,该方法对节点编号无特殊要求,适用于有环、无环的配电网潮流计算,具有计算速度快、精度高、仿真结果显示直观形象的优点.     

基于MPSO算法的特定谐波消除技术研究

目的 对于级联H桥逆变器的调制,特定谐波消除技术具有开关损耗小,能够消除特定次谐波,变换效率高等优点,但传统粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)在求解消谐方程组时收敛性差,容易局部最优,提出一种改进的粒子群优化算法(Modified Particle Swarm Optimization, MPSO)。方法 该算法用非线性惯性权重取代线性变化的惯性权重,并在非线性惯性权重引入混沌映射以产生随机性更好的随机量,新的惯性权重可权衡粒子的全局搜索和局部搜索能力,使粒子具有后期跳出局部最优的能力;另外,该算法优化了速度和位置的更新机制,以增强算法的收敛速度,并保证粒子在后期仍具有一定种群多样性优势。结果 根据级联H桥型逆变器的非线性消谐方程组,在保证输出电压基波的前提下最大化降低目标次谐波,建立适应度函数,将MPSO算法应用于级联H桥型逆变器的SHEPWM,能够在1～1.2的调制度范围内得到优化的开关角,提高收敛精度和求解成功率。通过七电平CHB逆变器仿真平台验证了MPSO算法所求的优化开关角能够有效地消除5次、7次谐波。结论 通过使用非线性惯性权...