Метод кодування з низьким енергоспоживанням у системах передачі даних

Автор(и)

  • Владислав Ярещенко Національний університет "Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка", Україна https://orcid.org/0000-0001-7682-0572
  • Віктор Косенко Національний університет "Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка", Україна https://orcid.org/0000-0002-4905-8508

DOI:

https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.3.121

Ключові слова:

кодування; коди одиничних відстаней; енергоефективне кодування; комутаційна активність; еквівалентність; класифікація; перерахування.

Анотація

Об’єктом дослідження в статті є технологія Network-on-Chip (NoC), яка стала популярним вибором для внутрішньокристалічної комунікаційної архітектури сучасних пристроїв System-on-Chip (SoC). Предмет дослідження – методи зниження розсіюваної потужності в NoC і SoC. Мета роботи: розроблення методу кодування з низьким енергоспоживанням, що дає змогу ефективно передавати або зберігати інформацію. У статті розв’язуються такі завдання: аналіз методів класифікації комбінаторних структур, побудова системи типових представників класів еквівалентності та аналіз їх характеристик. Методи дослідження основані на використанні теорії множин, теорії систем і комбінаторики. Досягнуті результати. Проаналізовано фактори, що впливають на розсіювану потужність, і принципи побудови енергоефективних кодів. Показано, що комутаційна активність сприяє значній долі загальної потужності та методи кодування з низьким енергоспоживанням є ефективними для зниження комутаційної активності під час зв’язку між пристроями або зв’язку на кристалі. Розроблено метод ієрархічної класифікації кодів єдиного розташування та алгоритми розв’язання поетапних задач. В основі методу лежить інваріантний підхід і побудова системи різних представників. Отримано оцінки їх кількості, визначено характеристики, сформовано каталоги типових представників. Висновки. У статті проаналізовано фактори, що впливають на розсіювану потужність, розглянуто принципи побудови енергоефективних кодів. Розроблено метод ієрархічної класифікації кодів єдиного розташування та алгоритми розв’язання поетапних задач, сформовано каталоги типових представників. Застосування розробленого методу дасть змогу розробникам аналізувати й обирати коди з кращими властивостями та, зрештою, отримувати кращі результати щодо мережних затримок, витрат на електроенергію та інших конструктивних обмежень для комп’ютерних систем.

Біографії авторів

Владислав Ярещенко, Національний університет "Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка"

аспірант кафедри автоматики, електроніки та телекомунікацій

Віктор Косенко, Національний університет "Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка"

доктор технічних наук, професор, професор кафедри автоматики, електроніки та телекомунікацій,  професор кафедри комп’ютерно-інтегрованих технологій, автоматизації та робототехніки Харківського національного університету радіоелектроніки

Посилання

Список літератури

Taha T. B., Barzinjy A. A., Hussain F. H. Nanotechnology and computer science: Trends and advances. Memories-Materials, Devices, Circuits and Systems. 2022. Vol. 2. 100011 р. DOI: https://doi.org/10.1016/j.memori.2022.100011

Samanth R., Nayak S. G., Nempu P. B. A Novel Multiply-Accumulator Unit Bus Encoding Architecture for Image Processing Applications. Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2023. Vol. 19. №. 1. P. 1–11. DOI: https://doi.org/10.22068/IJEEE.19.1.2391

Chennakesavulu M., Prasad T. J., Sumalatha V. Data encoding techniques to improve the performance of system on chip. Journal of King Saud University-Computer and Information Sciences. 2022. Vol. 34. №. 2. P. 492–503. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2018.12.003

West D. B. Combinatorial mathematics. Cambridge University Press, 2021. 988 p. DOI: 10.1017/9781107415829

Huffman W. C., Kim J. L., Solé P. Concise encyclopedia of coding theory. Chapman and Hall/CRC, 2021. 998 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315147901

Стоян Ю. Г., Гребенник И. В. Комбинаторные виды для перечисления комбинаторных конфигураций со специальными свойствами. Доп. НАН України. 2010. № 7. С. 28–32. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29920

Stanley R. P. Enumerative Combinatorics. Vol.1 second edition. Cambridge studies in advanced mathematics. 2011. 440 p.

Polya G. Mathematics and plausible reasoning, Volume 1: Induction and analogy in mathematics. Princeton University Press, 2020. 296 p.

Charalambides C. A. Enumerative combinatorics. Chapman and Hall/CRC, 2018. 632 p. DOI https://doi.org/10.1201/9781315273112

Strozecki Y. Enumeration complexity. Bulletin of EATCS. 2019. Vol. 3. №. 129. URL: http://bulletin.eatcs.org/index.php/beatcs/article/view/596/605

Lucatero C. R. Combinatorial Enumeration of Graphs. Probability, Combinatorics and Control. London, UK: IntechOpen. 2019. DOI: 10.5772/intechopen.88805

Klazar M. Combinatorial Algebraic Counting. Prague. 2022. 51 p.

Cameron N. T., Nkwanta A. Riordan matrices and lattice path enumeration. Not. Am. Math. Soc. 2023. Vol. 70. P. 231–242. DOI: 10.3390/appliedmath3010012

Zhongmu C. An extension of Burnside theorem. Acta Math. Sinica. 1964. Vol. 14. P. 75–77.

Harary F., Palmer E. M. Graphical enumeration. Elsevier, 2014. 286 p.

De Bruijn N. G. Polya's theory of counting. Applied combinatorical mathematics. 1964. P. 144–184.

Mala F. A. Three Open Problems in Enumerative Combinatorics. Applied Mathematics and Computation. 2023. Vol. 7. № 1. P. 24–27. DOI: 10.26855/jamc.2023.03.004

Shablya Y., Merinov A., Kruchinin D. Combinatorial Generation Algorithms. Mathematics. 2024. Vol. 12. №. 8. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.3390/math12081207

Стоян Ю. Г., Гребенник И. В. Описание классов комбинаторных конфигураций на основе отображений. Доп. НАН України. 2008. № 10. С. 28–31.

Yareshchenko, V., Kosenko, V. Coding to reduce the energy of data movement. Системи управління, навігації та зв’язку. Збірник наукових праць. Полтава: ПНТУ. 2023. V. 1 (71). P. 159–162. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2023.1.159

Ярещенко В.В., Косенко В.В. Кодування з низьким енергоспоживанням. Електронні та мехатронні системи: теорія, інновації, практика: зб. наук. пр. за матеріалами ІХ Всеукр. наук.-практ. конф., 10 листоп. 2023 р. Полтава: Нац. ун-т ім. Юрія Кондратюка, 2023. С. 67–68. URL: https://reposit.nupp.edu.ua/handle/PoltNTU/14093

Zhang, J., Yang, G., Hung, W. N. A canonical-based NPN Boolean matching algorithm utilizing Boolean difference and cofactor signature. IEEE Access. 2017. Vol. 5. С. 27777–27785. DOI 10.1109/ACCESS.2017.2778338

References

Taha, T. B., Barzinjy, A. A., Hussain, F. H. (2022), "Nanotechnology and computer science: Trends and advances". Memories-Materials, Devices, Circuits and Systems. Vol. 2. 100011 р. DOI: https://doi.org/10.1016/j.memori.2022.100011

Samanth, R., Nayak, S. G., Nempu, P. B. (2023), "A Novel Multiply-Accumulator Unit Bus Encoding Architecture for Image Processing Applications". Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. Vol. 19. No. 1. P. 1–11. DOI: https://doi.org/10.22068/IJEEE.19.1.2391

Chennakesavulu, M., Prasad, T. J., Sumalatha, V. (2022), "Data encoding techniques to improve the performance of system on chip". Journal of King Saud University-Computer and Information Sciences. Vol. 34. No. 2. P. 492–503. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2018.12.003

West, D. B. (2021), "Combinatorial mathematics". Cambridge University Press. 988p. DOI: 10.1017/9781107415829

Huffman, W. C., Kim, J. L., Solé, P. (2021), "Concise encyclopedia of coding theory". Chapman and Hall/CRC. 998 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315147901

Stoyan, Yu. G., Grebennik, I. V. (2010), "Combinatorial types for enumeration of combinatorial configurations with special properties". Suppl. NAS of Ukraine. No.7. Р. 28–32. available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/29920

Stanley, R. P. (2011), "Enumerative Combinatorics". Vol. 1 second edition. Cambridge studies in advanced mathematics. 440 p.

Polya, G. (2020), "Mathematics and plausible reasoning, Volume 1: Induction and analogy in mathematics". Princeton University Press. 296 p.

Charalambides, C. A. (2018), "Enumerative combinatorics". Chapman and Hall/CRC. 632 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315273112

Strozecki, Y. (2019), "Enumeration complexity". Bulletin of EATCS. Vol. 3. No. 129. available at: http://bulletin.eatcs.org/index.php/beatcs/article/view/596/605

Lucatero, C. R. (2019), "Combinatorial Enumeration of Graphs". Probability, Combinatorics and Control. London, UK: IntechOpen. DOI: 10.5772/intechopen.88805

Klazar, M. (2022), "Combinatorial Algebraic Counting". Prague. 51 p.

Cameron, N. T., Nkwanta, A. (2023), "Riordan matrices and lattice path enumeration". Not. Am. Math. Soc. Vol. 70. P. 231–242. DOI: 10.3390/appliedmath3010012

Zhongmu, C. (1964), "An extension of Burnside theorem". Acta Math. Sinica. Vol. 14. P. 75–77.

Harary, F., Palmer, E. M. (2014), "Graphical enumeration". Elsevier. 286 p.

De Bruijn, N. G. (1964), "Polya's theory of counting". Applied combinatorical mathematics. P. 144–184.

Mala, F. A. (2023). "Three Open Problems in Enumerative Combinatorics". Applied Mathematics and Computation. Vol. 7. No. 1. P. 24–27. DOI: 10.26855/jamc.2023.03.004

Shablya, Y., Merinov, A., Kruchinin, D. (2024), "Combinatorial Generation Algorithms". Mathematics. Vol. 12. No. 8. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.3390/math12081207

Stoyan, Yu. G., Grebennik, I. V. (2008), "Description of classes of combinatorial configurations based on mappings". Dop. NAS of Ukraine. No. 10. P. 28–31.

Yareshchenko, V., Kosenko, V. (2023), "Coding to reduce the energy of data movement". Management, navigation and communication systems. Collection of scientific works. Poltava: PNTU. Vol. 1 (71). P. 159–162. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2023.1.159

Yareschenko, V. V., Kosenko, V. V. (2023), "Low energy coding". Electronic and mechatrony systems: theory, innovation, practice: Coll. Sciences. BC according to the materials of IX All -Ukrainian. scientific-practical. conf., 10 November. Poltava: Nat. Univ. Yuri Kondratyuk. P. 67–68. available at: https://reposit.nupp.edu.ua/handle/PoltNTU/14093

Zhang, J., Yang, G., Hung, W. N. (2017), "A canonical-based NPN Boolean matching algorithm utilizing Boolean difference and cofactor signature". IEEE Access. Vol. 5. Р. 27777–27785. DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2778338

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-30

Як цитувати

Ярещенко, В., & Косенко, В. (2024). Метод кодування з низьким енергоспоживанням у системах передачі даних. СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (3 (29), 121–129. https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.3.121

Номер

Розділ

ЕЛЕКТРОНІКА, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ ТА КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ