1635 research outputs found
Sort by
Анализ влияния программно-аппаратных шумов на результаты цифровой обработки сигналов
Get PDFThe achievement of a higher quality signal processing occurs, among other things, due to the complication of its processing algorithms, i. e., an increase in the amount of calculations. This processing must be carried out in real time. One of the ways to overcome this problem is to split a complex algorithm into several simpler parts that must be executed in parallel and then combined. For this purpose, digital computing platforms are used, which are built on the basis of various discrete elements, such as programmable logic integrated circuits, microcontrollers or multi-core digital signal processors. Based on the results of the research, a mathematical expression was obtained that shows that the final signal-to-noise ratio significantly depends on the processing frequency. This ratio also depends on the element base on the basis of which digital processing algorithms are implemented. Using the characteristics of individual chips as an example, it is shown that the use of certain chip types is preferable in some cases because it allows the processing to be implemented in a wider clock frequency range.Достижение более высокого качества обработки сигнала происходит в том числе за счет усложнения алгоритмов его обработки, т. е. увеличения объема вычислений. Данная обработка должна быть осуществлена в реальном масштабе времени. Одним из направлений преодоления данной проблемы является разбиение сложного алгоритма на несколько более простых частей, которые должны быть параллельно выполнены и потом объединены. Для этого используются цифровые вычислительные платформы, которые строятся на основе различных дискретных элементов, таких как программируемые логические интегральные схемы, микроконтроллеры или многоядерные цифровые сигнальные процессоры. По результатам проведенных исследований получено математическое выражение, которое показывает, что конечное отношение сигнал/шум существенно зависит от частоты обработки. Данное отношение также зависит от элементной базы, на основе которой реализованы алгоритмы цифровой обработки. На примере характеристик отдельных микросхем показано, что применение одних типов микросхем в ряде случаев предпочтительней потому, что позволяет реализовать данную обработку в более широком диапазоне тактовых частот
QoS маршрутизация в сетях телекоммуникаций
Get PDFWith the increasing demand for quality of service (QoS) in today's multiservice networks, more and more attention is paid to the routing facilities. With the transition to new generation networks, the issues of improving routing algorithms and protocols seem to be especially relevant. The existing routing algorithms have been developed quite fully and, on the whole, function effectively if the optimization of the route selection is carried out according to one parameter. In the case of multi-criteria routing, specialists are faced with the problem of reducing many criteria to a single one by means of additive convolution. Less commonly, multiplicative convolution is used, since it is not always possible to apply multiplicative transformation to real physical processes. The problem of applying multiplicative convolution to various QoS requirements is to choose the weight coefficients for each of the parameters. In this paper, we analyze the choice of the optimal path for multicriteria routing, taking into account the weight coefficients and cost parameters on the basis of the above twolevel approach. The results of numerical modeling of the search for the optimal path for various values of weight coefficients and cost coefficients are presented. It is shown that when choosing a path for multi-criteria optimization, it is necessary to choose the coefficients of the additive convolution as the product of the weight coefficients and the cost coefficients directly. It has been found that the value of the probability of packet transmission affects to a greater extent the choice of the optimal path than the values of the coefficients for the parameters of delay, delay variation, and bandwidth.С ростом требований к качеству обслуживания (QoS) в современных мультисервисных сетях все большее внимание уделяется средствам маршрутизации. С переходом к сетям нового поколения вопросы совершенствования алгоритмов и протоколов маршрутизации представляются особенно актуальными. Существующие алгоритмы маршрутизации разработаны достаточно полно и в целом функционируют эффективно в том случае, если оптимизация выбора маршрута осуществляется по одному параметру. В случае же многокритериальной маршрутизации специалисты сталкиваются с проблемой сведения многих критерий к единичному путем аддитивной свертки. Реже применяется мультипликативная свертка, так как не всегда возможно применить мультипликативное преобразование к реальным физическим процессам. Проблема применения мультипликативной свертки к различным требованиям заданного качества обслуживания состоит в выборе весовых коэффициентов для каждого из параметров. В данной работе проводится анализ выбора оптимального пути при многокритериальной маршрутизации с учетом весовых коэффициентов и стоимостных параметров на основании вышеизложенного двухуровневого подхода. Приводятся результаты численного моделирования поиска оптимального пути при различных значениях весовых коэффициентов и коэффициентов стоимости. Показано, что при выборе пути при многокритериальной оптимизации необходимо коэффициенты аддитивной свертки выбирать как произведение непосредственно весовых коэффициентов и коэффициентов стоимости. Установлено, что значение коэффициента вероятности прохождения пакетов влияет в большей степени на выбор оптимального пути, чем значения коэффициентов при параметрах задержки, вариации задержки и полосы пропускания
Dual Control of the Extremal Multidimensional Regression Object
Get PDFThe statement of the problem of the dual control of the regression object with multidimensional-matrix input and output variables and dynamic programming functional equations for its solution are given. The problem of the dual control of the extremal regression object, i.e. object response function of which has an extremum, is considered. The purpose of control is reaching the extremum of the output variable by sequential control actions in production operation mode. In order to solve the problem, the regression function of the object is supposed to be quadratic in input variables, and the inner noise is supposed to be Gaussian. The sequential solution of the functional dynamic programming equations is performed. As a result, the optimal control action at the last control step is obtained. It is shoved also that the optimal control actions obtaining at the other control steps is connected with big difficulties and impossible both analytically and numerically. The control action obtained at the last control step is proposed to be used at the arbitrary control step. This control action is called the control action with passive information accumulation. The dual control algorithm with passive information accumulation was programmed for numerical calculations and tested for a number of objects. It showed acceptable results for the practice.
Модель прогнозирования времени тестирования компьютерной программы автоматизированной оценки надежности полупроводниковых приборов
Get PDFThe KLASS computer program planned for development is designed to work as a part of the ARION-plus software package and allows you to perform an automated assessment of the reliability of electronic products, including semiconductor devices. At the stage of work planning on the creation of the KLASS program, as a module of the ARION-plus complex, the question arose about the working time allotted for the procedure for testing a computer program. The approaches described in the scientific literature used to assess the operational reliability of computer programs, taking into account their testing, proceed from the fact that the program code has been written and debugged and there are certain data on the results of testing the computer program. Software developers would like to know the predicted testing time, which ensures a given operational reliability of a computer program, even before starting work on writing program code. Based on the analysis of the experimental data on the reliability of computer programs in various fields of application, a model is proposed for determining the testing time required to ensure the operational reliability of programs. The model was used for the computer program KLASS planned for development and takes into account the programming language, the amount of program code, the speed of the computer processor, and the scope of the program. Based on the obtained model, a nomogram with two binary fields was constructed, which allows one to quickly determine the predicted time for testing computer programs.Планируемая к разработке компьютерная программа KLASS предназначена для работы в составе программного комплекса АРИОН-плюс и позволяет выполнять автоматизированную оценку надежности изделий электроники, включая полупроводниковые приборы. На этапе планирования работ по созданию программы KLASS, как модуля комплекса АРИОН-плюс, возник вопрос о рабочем времени, отводимом на процедуру тестирования компьютерной программы. Описанные в научной литературе подходы, используемые для оценки эксплуатационной надежности компьютерных программ с учетом их тестирования, исходят из того, что написан и отлажен программный код и имеются определенные данные о результатах тестирования компьютерной программы. Разработчики программного обеспечения еще до начала выполнения работ по написанию программного кода хотели бы знать прогнозное время тестирования, обеспечивающее заданную эксплуатационную надежность компьютерной программы. На основе анализа экспериментальных данных о надежности компьютерных программ разных областей применения предложена модель определения времени тестирования, необходимого для обеспечения эксплуатационной надежности программ. Модель использована для планируемой к разработке компьютерной программы KLASS и учитывает язык программирования, объем программного кода, быстродействие процессора компьютера и область применения программы. На основе полученной модели построена номограмма с двумя бинарными полями, позволяющая быстро определить прогнозное время тестирования компьютерных программ
Многослойные системы металлизации субмикронных интегральных схем
Get PDFThe creation of a multilevel system of interconnections in submicron integrated circuits makes it possible to reduce the electrical resistance of conductive tracks, parasitic capacitance between conductors, and increase the speed of microelectronic devices. It is proposed to form a transverse profile of the current-carrying tracks of a multilayer metallization system in the form of an isosceles trapezoid with angles at the lower base equal to 75–85 degrees. Etching of an aluminum-based alloy film is carried out in a plasma gas mixture of BCl3, Cl2, and N2 at the pressure of 150–250 mTorr and power density of 1.6–2.2 W/cm2, with the following component content, vol.%: BCl3 – 50–65; Cl2 – 25–35; N2 – the rest.Cоздание многоуровневой системы межсоединений в субмикронных интегральных схемах позволяет уменьшить электрическое сопротивление токопроводящих дорожек, паразитную емкость между проводниками и ускорить быстродействие приборов микроэлектроники. Предлагается формировать поперечный профиль токоведущих дорожек системы многослойной системы металлизации в форме равнобочной трапеции с углами при нижнем основании, равными 75º-85º. Оптимальные углы наклона боковых поверхностей токоведущих дорожек обеспечиваются предлагаемыми режимами плазмохимического травления пленки на основе сплава алюминия. Травление пленки сплава на основе алюминия проводят в плазме газовой смеси BCl3, Cl2 и N2 при давлении 150–250 мТорр, плотности мощности 1,6–2,2 Вт/см2 со следующим содержанием компонентов, об.%: BCl3 – 50–65; Cl2 – 25–35; N2 – остальное
Континуальный подход в теории взаимодействия заряженных частиц с твердым телом
Get PDFIn this paper, the main radiative processes, for the first time, are considered within the framework of continuum physics, where the motion of charged particles occurs in a continuous resisting medium.Within the analysis, new characteristics of the interaction of ions with matter are introduced. The proposed formalism also uses some results of modern corpuscular theory. It allows giving a physically clear space-time description of the processes and phenomena analyzed in this paper. Further in this paper, the authors have estimated, with a high degree of accuracy, the ranges of ions in various materials; constructed their energy loss profiles; determined the mean free path and mean free time of the charged particles in matter, and proposed the formalism for analyzing the radiative change in the physical properties of solids. For the first time, the physical nature of the main characteristic of the radiation resistance of materials, i.e., the threshold displacement energy, has been studied in detail, and the formula for its calculation has been derived by the authors. В настоящей работе основные радиационные процессы впервые рассмотрены в рамках континуальной физики, когда движение заряженных частиц происходит в сплошной среде с сопротивлением. При этом вводятся новые характеристики взаимодействия ионов с веществом. В предлагаемом формализме также используются некоторые результаты современной корпускулярной теории. Это позволило использовать физически ясное пространственно-временное описание рассматриваемых процессов и явлений. С высокой степенью точности произведены оценки пробегов ионов в различных материалах, построены профили потерь энергии, рассчитаны длины и времена свободного пробега заряженных частиц в веществе, предложен формализм анализа радиационного изменения физических свойств твердых тел. Впервые детально исследована физическая природа главной характеристики радиационной стойкости материалов – пороговой энергии смещения и получена формула для ее определения
Физически неклонируемые функции типа арбитр с заведомо асимметричными парами путей
Get PDFThe methods of constructing physical unclonable functions (PUF), which are the basis of physical cryptography, are analyzed. The broad applicability of the Arbiter PUF, based on the analysis of the delays of the signal transmitted along two paths, is noted. It is shown that the randomness of the delays is explained by technological variations in the manufacturing process of PUF and their dependence on the use of homogeneous repeating elements that ensure the symmetry of the paths. As an alternative to the existing solutions, the article proposes a new approach for constructing an Arbiter PUF based on asymmetric paths. The sources of randomness as logical element delays are investigated. Their diversity and distinctive characteristics are shown depending on the number of inputs to which an active signal is supplied and the values at other inputs. A technique for balancing a set of pairs of paths of Arbiter PUF is proposed, which lays in regulating the duration of the impulse test signal depending on four types of path asymmetry. New structures of Arbiter PUF with asymmetric pairs of paths are proposed. Experimental studies confirm the possibility of using various sources of randomness in the form of signal delays.Анализируются методы построения физически неклонируемых функций (ФНФ), являющихся основной физической криптографии. Отмечается широкая применимость ФНФ типа арбитр, основанных на анализе задержек сигнала, передаваемого по двум путям. Показывается, что случайность величин задержек объясняется технологическими вариациями при изготовлении ФНФ, а их зависимость – применением однородных повторяющихся элементов, обеспечивающих симметрию путей. Как альтернатива существующим решениям в статье предлагается новый подход для построения ФНФ типа арбитр на базе заведомо асимметричных путей. В качестве источников случайности рассматриваются задержки логических элементов, показывается их многообразие и отличительные характеристики в зависимости от количества входов, на которые подается активный сигнал, и от значений на остальных входах. Предлагается методика балансировки множества пар путей ФНФ типа арбитр, заключающаяся в регулировании длительности импульсного тестового сигнала в зависимости от четырех видов асимметрии путей. Предлагаются новые структуры ФНФ типа арбитр с асимметричными парами путей. Экспериментальные исследования подтверждают возможность использования различных источников случайности в виде задержек сигнала логическими элементами
Отождествление сопровождаемых траекторий и отметок методом притяжения при вторичной обработке радиолокационной информации
Get PDFThe article proposes a new algorithm for associating the tracked trajectories and newly received marks by coordinates during the secondary processing (track-while-scan) of radar information. It is known that the biggest difficulties arise when associating in dense groups, that is, when the distance between the trajectories is commensurate with the errors in measuring their coordinates. Usually, well-known methods for solving the assignment task are used, for example, the Hungarian algorithm and similar. A common disadvantage of these methods is a rapid increase (in proportion to the third or fourth degree of the number of trajectories) in the time for solving the task. The article proposes to use the “attraction” method to increase the speed of calculations. The proposed algorithm simulates the “attraction” of all trajectories to all marks and the mutual “repulsion” of all trajectories from each other (the position of the trajectories is extrapolated to the time of location of the marks.) The conditional “movement” of the trajectories is simulated step by step until a set approach to any marks happens. Comparative modeling of the attraction algorithm and the Hungarian algorithm in the case of equal number of trajectories and marks showed that the qualitative characteristics of the algorithms are approximately the same, but the execution time for the attraction algorithm grows more slowly than for the Hungarian algorithm (in proportion to the square of the number of trajectories). Therefore, with a large number of them (more than 100–300), the attraction algorithm is executed much faster. Obviously, with the corresponding adjustment of the value and dimensions of the parameters, the new algorithm can be used to solve other assignment tasks.В статье предложен новый алгоритм отождествления по координатам сопровождаемых траекторий и вновь поступивших отметок при вторичной обработке радиолокационной информации. Наибольшие трудности возникают при отождествлении в плотных группах, то есть когда расстояние между траекториями соизмеримо с ошибками измерения их координат. Обычно применяются известные методы решения задачи о назначениях, например, венгерский алгоритм и ему подобные. Общим недостатком данных методов является быстрое увеличение (пропорционально третьей или четвертой степени количества траекторий) времени решения задачи. Предлагается использовать метод «притяжения» для повышения скорости вычислений. В рассматриваемом алгоритме имитируются «притяжение» всех траекторий ко всем отметкам и взаимное «отталкивание» всех траекторий друг от друга. (Положение траекторий экстраполировано на время локации отметок.) Пошагово имитируется условное «движение» траекторий до заданного сближения с какими-либо отметками. Сравнительное моделирование алгоритма притяжения и венгерского алгоритма для случая равного количества траекторий и отметок показало, что качественные характеристики алгоритмов примерно одинаковы, но время выполнения для алгоритма притяжения растет медленнее, чем для венгерского (пропорционально квадрату количества траекторий). Поэтому при большом их количестве (более 100–300) алгоритм притяжения выполняется значительно быстрее. Очевидно, что при соответствующей корректировке величины и размерностей параметров новый алгоритм может быть использован для решения других задач о назначениях
Сжатие изображений с использованием функций Уолша
Get PDFCurrently, image transfer and storage require compression. In this article, the hybrid compression algorithm is used for color/black and white images. It includes the discrete wavelet transformation and the Walsh transformation that is used for quantization. The Walsh transform coefficients are quantized and arithmetically encoded. At the output, the combined data is compressed and can be stored on any device or transmitted over any available network in the shortest time. The compressed image is decoded and the original image is decompressed using the inverse conversion operation.В настоящее время для передачи и хранения изображений необходимо их сжатие. В статье предлагается алгоритм гибридного сжатия, применяемый как для цветных, так и для черно-белых изображений. Он включает в себя дискретное вейвлет-преобразование и преобразование Уолша, которое используется для квантования. Коэффициенты преобразования Уолша квантуются и подвергаются арифметическому кодированию. На выходе объединенные данные находятся в сжатой форме и могут храниться на любом устройстве либо быть переданы через любую доступную сеть за самое короткое время. Сжатое изображение декодируется, и происходит декомпрессия исходного изображения с помощью операции обратного преобразования
Улучшение статистических характеристик аппаратного генератора случайных чисел программным способом
Get PDFAs a source of random numbers, hardware random number generators are often used, the operation of which is based on randomly changing parameters of various physical processes. The statistical characteristics of such generators do not always allow their use in the field of information security. To improve the statistical characteristics, various software tools for processing the output data of the generator are used. The purpose of this work is to study the possibility to improve the statistical characteristics of a hardware random number generator by software. The investigated hardware random number generator is based on the ND103L noise diode and has a random digital sequence of binary numbers at the output. To improve the statistical characteristics, the output stream of random numbers was processed using a software method based on the calculation of high-order finite differences. This method would allow one to get a more symmetrical distribution of random numbers, as well as increase the speed of their generation. After processing, the data from the generator under study have better statistical characteristics, which is confirmed by the NIST and Diehard tests, and the generation rate has also increased by more than 5 times. The results of this work may be useful to developers of hardware random number generators who need to improve the performance of the generator.В качестве источника случайных чисел часто применяют аппаратные генераторы случайных чисел, работа которых основана на хаотически изменяющихся параметрах различных физических процессов. Статистические характеристики таких генераторов не всегда позволяют использовать их в сфере защиты информации. Для совершенствования этих показателей используют различные программные средства обработки выходных данных генератора. Исследована возможность улучшения статистических характеристик аппаратного генератора случайных чисел программным способом. Данный генератор построен на основе шумового диода ND103L и на выходе имеет случайную цифровую последовательность двоичных чисел. С целью совершенствования статистических характеристик выходной поток случайных чисел обрабатывался при помощи программного метода, основанного на вычислении конечных разностей высокого порядка. Данный метод позволяет получить более симметричное распределение случайных чисел, а также увеличить скорость их генерации. После обработки данные с исследуемого генератора имели лучшие статистические характеристики, что подтверждено тестами NIST и Diehard, также скорость генерации увеличилась более чем в пять раз. Результаты выполненных исследований могут быть полезны разработчикам аппаратных генераторов случайных чисел, которым требуется улучшить характеристики генератора