Módulo generador de HLS ligero de alto rendimiento de números aleatorios distribuidos normalmente en FPGAs
Autores: Gniazdowski, Tomasz; Zabootny, Wojciech Marek; Szymanski, Pawe; Wawrzyn, Eryk; Wielanek, Daniel; Kruszewski, Micha; Pawowska, Diana; Wojenski, Andrzej; Zbroszczyk, Hanna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Módulo generador de HLS ligero de alto rendimiento de números aleatorios distribuidos normalmente en FPGAs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Problema
Alto rendimiento
Transmisión
Generación de números aleatorios
FPGAs
Implementación ligera
Distribuciones uniformes
Distribuciones normales
Generador
Calidad
Datos de salida
Utilización de recursos
Rendimiento
Lenguaje de síntesis de alto nivel
Algoritmos
CPUs
Rendimiento
Recursos lógicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en el problema de la generación de números aleatorios en tiempo real de alto rendimiento en el rango de distribuciones uniformes y normales en FPGAs. Nuestro trabajo se enfoca en una implementación ligera, adecuada para una amplia gama de FPGAs. Primero, revisamos los tipos existentes de módulos de generación aleatoria. A continuación, en este documento presentamos la construcción del generador diseñado. Lo dividimos en dos secciones: Implementación del Generador de Números Uniformes en Secuencia y Generador Gaussiano en Secuencia basado en Distribución Acumulativa. Cada paso de diseño fue verificado en el ámbito de la calidad de los datos de salida, especialmente en lo que respecta a las distribuciones producidas. Los resultados obtenidos se comparan con soluciones existentes. Principalmente consideramos la utilización de recursos y el rendimiento. También añadimos nuestro factor de calidad, que es una utilización efectiva de las FPGAs. A pesar de los resultados de calidad, nuestros módulos fueron implementados utilizando un lenguaje de síntesis de alto nivel (C/C++), contrario a los enfoques típicos de nivel de descripción de hardware (HDL). Esto brinda la oportunidad de implementar los algoritmos propuestos en CPUs. Fue probado con resultados positivos, resaltando así la versatilidad de la solución que no está disponible en términos de implementaciones HDL. Nuestros generadores diseñados fueron confirmados por destacarse por su rendimiento satisfactorio mientras ocupan bajos recursos lógicos.
Descripción
Este documento se centra en el problema de la generación de números aleatorios en tiempo real de alto rendimiento en el rango de distribuciones uniformes y normales en FPGAs. Nuestro trabajo se enfoca en una implementación ligera, adecuada para una amplia gama de FPGAs. Primero, revisamos los tipos existentes de módulos de generación aleatoria. A continuación, en este documento presentamos la construcción del generador diseñado. Lo dividimos en dos secciones: Implementación del Generador de Números Uniformes en Secuencia y Generador Gaussiano en Secuencia basado en Distribución Acumulativa. Cada paso de diseño fue verificado en el ámbito de la calidad de los datos de salida, especialmente en lo que respecta a las distribuciones producidas. Los resultados obtenidos se comparan con soluciones existentes. Principalmente consideramos la utilización de recursos y el rendimiento. También añadimos nuestro factor de calidad, que es una utilización efectiva de las FPGAs. A pesar de los resultados de calidad, nuestros módulos fueron implementados utilizando un lenguaje de síntesis de alto nivel (C/C++), contrario a los enfoques típicos de nivel de descripción de hardware (HDL). Esto brinda la oportunidad de implementar los algoritmos propuestos en CPUs. Fue probado con resultados positivos, resaltando así la versatilidad de la solución que no está disponible en términos de implementaciones HDL. Nuestros generadores diseñados fueron confirmados por destacarse por su rendimiento satisfactorio mientras ocupan bajos recursos lógicos.