Интеллектуальные системы и технологии

Исследование и сравнительный анализ эффективности программной и аппаратных реализаций операции суммирования транспонированных матриц

А. П. Антонов, Д. С. Беседин, А. С. Филиппов

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Аннотация: Статья посвящена исследованию и сравнительному анализу программной и аппаратной реализации операции суммирования транспонированных матриц и её модифицированного варианта: операции транспонирования суммы матриц. Особенностью исследования является использование для получения аппаратной реализации средств высокоуровневого синтеза. Актуальность исследования обусловлена широким использованием матричных операций для решения задач различных классов, степенной асимптотической сложностью матричных вычислений и отсутствием данных об использовании данного инструментария в задачах создания аппаратных устройств для матричных вычислений. Предложен пошаговый метод синтеза и оптимизации аппаратного устройства. Проведено сравнительное исследование программных и аппаратных реализаций двух вычислительных задач. Показано, что большой выигрыш производительности аппаратных реализаций получается за счет увеличения степени параллелизма вычислений. Дополнительно сделаны выводы о неэффективности попыток достичь высоких тактовых частот, а также об увеличении затрачиваемых ресурсов при увеличении быстродействия за счет распараллеливания.

Ключевые слова: аппаратная реализация, производительность, аппаратные затраты, FPGA, параллельные вычисления, конвейеризация.

УДК: 004.312.44

Поступила в редакцию: 03.12.2022

DOI: 10.18721/JCSTCS.15404