Метод кодування з низьким енергоспоживанням у системах передачі даних
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.3.121Ключові 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.
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.