Висновки до сьомого розділу
У рамках проблем синтезу та реалiзацiї операцiйних пристроїв k-значних просторових структур і систем новітніх поколінь вперше поставлені й вирішені наступні задачі розроблення та досліджень, що не мали свого вирішення для k-значних структур:
розроблення класифікації спеціальних операційних пристроїв структур і систем новітніх поколінь;
синтез паралельного нагромаджуючого підсумовувача k-значних AN+B-кодів;
синтез 4-значного матричного множника елементів поля Ґалуа GF(28);
побудова паралельного конвеєрного арифметичного пристрою;
розроблення методу та засобів регенерування k-значних цифрових послiдовностей.
Розробка класифікації спеціальних операційних пристроїв структур і систем новітніх поколінь, зокрема нейромережевих структур, дозволяє стверджувати, що паралельні обчислення елементарних функцій у задачах ШІ потребують різноманітних за складністю укрупнених операторів, що виконують операції множення, додавання, підняття до степеня, операторів виду
і, нарешті, підсумовування з нагромадженням.Вперше розроблено метод синтезу паралельного нагромаджуючого підсумовувача k-значних AN+B-кодів, що дає можливість реалізувати нагромаджувальне додавання як від’ємних, так і додатних (r+1)-розрядних двійкових чисел у прямому, доповнюючому й оберненому кодах; широкі функціональні можливості пристрою нагромаджувального підсумовувача без істотних додаткових апаратурних затрат, а також суттєве збільшення швидкодії, оскільки до його складу не входять складні схеми аналізу переповнення знакових розрядів у процесі обчислення та формування остаточного результату.
Вперше розроблено метод синтезу й побудови 4-значного матричного множника елементів поля Ґалуа GF(28), що забезпечує зменшення удвоє числа функціональних зв’язків, а також повну однорідність та однотипність усіх субблоків і гранично високу швидкодію порівняно зі двозначними засобами такого типу. Однотипність усіх схемотехнічних рішень гранично спрощує топологію ВІС, зменшуючи затрати часу на її проектування і ймовірність виникнення помилок при цьому.
Вперше розроблено метод побудови паралельного конвеєрного арифметичного пристрою обчислювача степеневих поліномів, який завершує сформульовану ще Н. Вінером проблему створення обчислювальних засобів високошвидкісних обчислювальних систем.
Розроблено новий алгоритм регенерування k-значних біполярних цифрових послідовностей, який базується на двократних однотипних перетвореннях позитивних і негативних півхвиль відновлюваного сигналу з використанням процедур їх випрямлення, додавання, виділення постійної складової й віднімання з вхідної послідовності сигналу, отриманого в результаті перетворень, та відзначається простотою реалізації і дозволяє в 2...3 рази підвищити завадостійкість каналів передавання цифрових даних.
Основні результати розділу опубліковані у працях [47, 53, 159, 167, 182, 186, 187, 190, 191-198], серед яких 5 авторських свідоцтв на винаходи.
Основнi результати роботи та висновки
У дисертації розв’язано науково-прикладну проблему створення теорiї побудови мікроелектронних k-значних універсальних просторових структур із позицiй теорiї кодування, надiйностi, синтезу i оптимiзацiї, як таких, що складають адекватну за своєю складнiстю основу для створення високоефективних обчислювальних структур і систем новітніх поколінь.
Основні результати дисертаційної роботи:
Уперше розроблено чотирирівневу ієрархічну k-значну структурно-функцiональну комiрку, яка базується на концепцiї принципу симбiозу (нерозривного зв’язку та взаємодiї) двозначних та аналого-дискретних засобiв опрацювання даних і яка отримала визнання та набула значного поширення і використовується різними дослідниками в галузях цифрової обробки сигналів, інтелектуальних роботів, нейроінтелекту, побудови мовних інтерфейсів систем штучного інтелекту, психології інтелекту.
Уперше створено математичні моделі формалізації принципу симбіозу k-значних структур, що забезпечує побудову новітньої концепції синтезу структур для обчислювальних систем новітніх поколінь та застосування просторового та часового паралелізму на структурному й алгоритмічному рівнях; створення процедурних і функціональних мов, паралельних машин баз знань і логічного виводу та k-значних методів кодування.
Доопрацьовано теорію точності роботи k-значних структур, що надає широкі можливості оптимального вибору параметрів цих структур на етапах проектування та експлуатації.
Розроблено методологію дослідження метричних властивостей двомісних k-значних функцій, які визначають алгоритмічні складності синтезу мінімальних структур, що дає можливiсть: оптимiзувати роботу комутацiйного обладнання, зокрема потрібний обсяг пам’ятi для здiйснення необхiдного числа комутацiй пiд час обслуговування процесiв обмiну даними, а також програмне забезпечення керуючих комплексiв у цифрових системах.
Розроблено новий підхід до створення просторових k-значних структур із урахуванням міри вносимої надлишковості, зорієнтованої на забезпечення принципу необхідної різноманітності, що забезпечує заданий рівень надійності.
Досліджено математичні моделі симетричних каналів із завадами та k-значних систематичних кодiв, що надає можливість оптимізації параметрів k-значних структур на етапах проектування та експлуатації k-значних апаратурних каналів; демонструє вагомість принципу симбіозу в разі застосування надлишкових кодів і його надзвичайно високу ефективність під час практичної реалізації кодів із дуже великою довжиною блока даних та високою коректуючою здатністю. Ймовірність помилки як універсальний параметр є сполучною ланкою, що об’єднує в єдине ціле ентропійні математичні моделі апаратурних каналів із моделями надійності їх роботи та фізичними параметрами k-значних структур.
Дістали подальший розвиток математичні моделі кодування і декодування кодами Ріда–Соломона із застосуванням принципу симбіозу різних видів кодування і гнучкого, адресного та просторового квазівипадкового переплетіння шляхів поширення сигналів, що дозволяє побудовати структури нових алгоритмів кодування для захисту від несанкціонованого доступу, створення захищених і надійних обчислювальних систем та проаналізувати характеристики й вимоги до технічних засобів кодування, зокрема змінювати вид породжуючого многочлена поля, довжину блоків та вид перемежування символів. Розроблено методи організації обчислень та синтезу послідовних, паралельних і змішаних структур операційних засобів CIRC-кодера/декодера, що дозволяє реалізувати клас операційних засобів залежно від стратегії виправлення помилок та від способів організації обчислень.
Уперше розроблено методи узагальненого рекурсивного структурного й формального синтезу пристроїв зовнішнього обміну, що забезпечує розроблення таких методів, які об’єднують логіку і технологію синтезу k-значних структур, наприклад із застосуванням І2Л- та МОН-технологій; проектувати пристрої з використанням систем автоматизованого проектування; створення інтелектуального інтерфейсу новітніх обчислювальних систем; підняти продуктивність у сучасних надвисокошвидкісних системах опрацювання даних.
Уперше розроблено методи структурного та логічного синтезу на МОН прохідних транзисторах просторових комутаторів k-значних сигналів, що забезпечує: технологічну однорідність на мікроелектронному рівні всіх складових; найпростішу реалізацію паралельних інтегральних МОН-структур із k-значним кодуванням; керування паралельними просторовими напрямками руху даних; розв’язання просторовим способом задачi прiоритетiв і черг у багатопроцесорних обчислювальних системах.
Уперше синтезовано й досліджено рекурсивні та АСП-структури просторових універсальних функціональних перетворювачів у напрямі нарощування значності, що забезпечує збільшення логічної потужності множини функціональних перетворень; структурну однорідність виконання субблоків, підвищує технологічність у процесі мікроелектронної реалізації, а також забезпечує граничну швидкодію.
Уперше розроблено методи синтезу паралельного нагромаджуючого підсумовувача k-значних AN+B-кодів, чотиризначного матричного множника елементів поля Ґалуа GF(28), паралельного конвеєрного арифметичного пристрою та методу і засобів регенерування k-значних цифрових послiдовностей, що утворюють набір типових операційних пристроїв нейромережевих і обчислювальних систем новітніх поколінь.
Основні наукові результати реалізовано в таких практичних розробках: фундаментальних основ синтезу багатовимірних нейромереж на базі універсальних нейронних елементів та нейроподібних систем; моделей, алгоритмів та програмно-апаратних засобів адаптивних систем дистанційного навчання; експериментальної системи дистанційного навчання стендової версії автоматизованої банківської системи «Барс-Міленіум»; моделей та програмно-апаратних засобів адаптивних інформаційних систем оцінювання, атестації та розвитку персоналу; високопродуктивних спецiалiзованих засобiв оброблення iнформацiї та забезпеченнi їх надiйностi i взаємозамiнюваностi на етапi проектування, k-значної системи кодування iнформацiї, в якiй використовувались k-значнi елементи паралельного типу з пiдвищеною швидкодiєю; дешифратора телеметричного сигналу апаратури «Терра», що використовувався пiд час дослiджень верхнiх шарiв атмосфери з допомогою аеростатiв.
Результати також використано в навчальному процесi Харківського національного унiверситету радіоелектроніки та Львівського банківського інституту Національного банку України.