CC BY
41
одной из групп, на которую дает указание полученный посредством сжатия объекта табличный индекс.
Использование метода возможно также и при создании вирусных сигнатур в автоматическом режиме для определенного класса вирусов (например, троянов) без участия эксперта аналитика.
Научная новизна исследования заключается в применении предлагаемой математической модели для решения задачи прикладного характера в специфической отрасли информационных технологий - антивирусной индустрии.
Практическая значимость исследования состоит в разработке модели добавления вирусных сигнатур в базу данных, которая позволяет производить этот процесс со значительным ускорением относительно существующих на сегодняшний день методов путем применения метода сжатия.
Литература:1.й//^://мгмгмг.уігш1І8І;.сот/т/апа1у8І8?риЬій =159236723. 2. Машевский Ю., Шевченко С. Кража соб-
ственности в компьютерных сетях, часть II. http:// www.viruslist.com/ru/analysis?pubid=204007514. 3. A designer’s guide to built-in self-test/Charles E. Stroud. P.65-80 4. Smith J. E. Measures of the effectiveness of fault signature analysis //IEEE Trans. on Comput. 1980. Vol. C-29, N 6. P.510514 5. Кнут Д.Е. Искусство программирования для ЭВМ. М.: Мир, 1977. Т. 2 “Получисленные алгоритмы”.
Поступила в редколлегию 21.05.2007
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Хаханов В.И.
Горобец Александр Александрович, студент каф. ЭВМ ХНУРЭ. Научные интересы: анализ вредоносного кода. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Л. Свободы , 60, кв.27, тел. 80684665161.
Локтин Александр Александрович, студент каф. ЭВМ ХНУРЭ. Научные интересы: анализ вредоносного кода. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина , 14, тел. 7021-326.
Краснояружская Карина Шамилиевна, студентка каф. АПВТ ХНУРЭ. Научные интересы: анализ вредоносного кода. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. 70-21-326.
УДК681.324
ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КЭШ-ПАМЯТИ МИКРОКОМАНД С ПРЯМЫМ ОТОБРАЖЕНИЕМ ДАННЫХ
БАРКАЛОВ А.А., БАБАКОВ Р.М., КХАЛЬФАУИ НЕЖИБ бен ХАМАДИ_________________________
Выполняется анализ аппаратурных затрат в логической схеме модуля кэш-памяти микрокоманд с прямым отображением данных. Экспериментальные исследования проводятся с использованием современного элементного базиса программируемых БИС и VHDL-модели кэшпамяти. Описываются аналитические зависимости аппаратурных затрат от характеристик кэш-памяти.
1. Введение
Функционирование любой цифровой системы (ЦС) невозможно без использования в ее составе устройства управления (УУ), координирующего работу всех блоков системы [1]. Такие характеристики УУ, как быстродействие и аппаратурные затраты, во многом определяют характеристики системы в целом. Актуальной научно-технической задачей является расширение области применения цифровых систем. Одним из способов решения данной задачи есть увеличение быстродействия ЦС за счет увеличения быстродействия УУ.
Способом реализации УУ является композиционное микропрограммное устройство управления (КМУУ), представляющее собой композицию автоматов с «жесткой» и «программируемой» логикой [2]. В КМУУ схема адресации традиционно реализуется в быстродействующем элементном базисе программируемых интегральных схем (ПЛМ, ПЛИС), в то время как управляющая память (УП) реализуется в относитель-
но дешевом и медленном базисе ПЗУ. В связи с невысокой по сравнению с ПЛИС скоростью работы схем ПЗУ время доступа к УП может составлять значительную часть длительности такта работы КМУУ.
Композиционные микропрограммные устройства управления без разделения кодов являются одной из разновидностей КМУУ и используют в своих структурах различные методы оптимизации аппаратур ных затрат в схеме адресации [3]. Характерной чертой данных структур является применение одной или нескольких схем преобразования логических сигналов, реализующихся на ПЗУ в целях удешевления схемы устройства.
В работе [4] предложен способ увеличения быстродействия КМУУ без разделения кодов, заключающийся в использовании в структуре КМУУ одного или нескольких (в зависимости от количества используемых блоков, реализуемых на ПЗУ) модулей кэш-памяти для хранения микрокоманд. Недостатком включения модуля кэш-памяти в состав КМУУ является увеличение аппаратурных затрат в схеме устройства. При этом зависимость аппаратурных затрат на реализацию модуля кэш-памяти микрокоманд от характеристик модуля на данный момент остается неисследованной.
В работе [5] разработана программная модель кэшпамяти микрокоманд с прямым отображением данных, использующая язык описания аппар атуры VHDL. Данная модель позволяет (с применением специализированных САПР) получить численные значения затрат аппаратуры при реализации промоделированного устройства в базисе ПЛИС.
Основной научной задачей настоящей работы является получение и анализ зависимостей аппаратурных затрат в модуле кэш-памяти от параметров модуля.
РИ, 2007, № 3
59
Цель данной работы заключается в экспериментальном исследовании аппаратурных характеристик модуля кэш-памяти микрокоманд при его реализации в базисе программируемых БИС типа FPGA.
2. Исследование аппаратурных затрат в модуле кэш-памяти микрокоманд
Согласно [5], модуль кэш-памяти микрокоманд характеризуется следующими основными параметрами:
- разрядность слова кэш-памяти R (соответствует разрядности микрокоманды);
- число строк кэш-памяти N;
- число слов в строке кэш-памяти S.
При проведении исследований условимся использовать следующие положения.
1) Для неизменяющихся параметров кэш-памяти примем значения: R=20, N=4, S=8.
2) В качестве элементного базиса выберем микросхему 2V4000FF1517 серии Virtex2 фирмы Xilinx. Данная ПЛИС обладает достаточным для синтеза проекта количеством контактов ввода-вывода. Как показали проведенные авторами исследования, аппаратурные затраты незначительно зависят от выбранной микросхемы ПЛИС.
3) Аппаратурные затраты условимся измерять в единицах, традиционных для используемых САПР ПЛИС. К таким единицам относятся таблицы поиска с четырьмя входами (4-input Look-Up Tables, LUTs), являющиеся регулярным структурным элементом кристалла ПЛИС, и эквивалентные логические вентили (equivalent gates), соответствующие логическим элементам 2 И-НЕ.
В табл. 1 приведены экспериментальные значения функций f1(R) и f2(R), отражающие зависимость ап-пар атурных затр ат от разрядности слова кэш-памяти.
Таблица 1
R Аппаратурные затраты
f1(R), 4-inp. LUTs f2(R), экв. вентили
10 659 6279
20 1179 11329
30 1699 16379
40 2219 21429
50 2739 26479
Графическое представление функций f1(R) и f2(R) дано на рис. 1.
В табл. 2 приведены значения функций f3(N) и f4(N), отр ажающие зависимость аппаратурных затрат от количества строк кэш-памяти.
а
б
Рис. 1. Графики функций fi(R) (а) и f2(R) (б)
Графическое представление функций f3(N) и f4(N) дано на рис. 2.
Таблица 2
N Аппаратурные затраты
fs(N), 4-inp. LUTs f4(N), экв. вентили
2 680 6205
4 1179 11329
8 2171 21533
16 4140 41775
32 8049 82035
В табл. 3 приведены значения функций f5(S) и f6(S), отражающие зависимость аппаратурных затрат от количества слов в строке кэш-памяти.
Таблица 3
S Аппаратурные затраты
fs(S), 4-inp. LUTs f>(S), экв. вентили
2 413 3833
4 666 6311
8 1179 11329
16 2209 21409
60
РИ, 2007, № 3
Графическое представление функций f5(S) и f6(S) дано на рис. 3.
а
Рис. 2. Графики функций f3(N) (а) и f4(N) (б)
3. Получение аналитических зависимостей
Из графиков на рис. 1-3 видно, что в пределах исследованных диапазонов значений все зависимости имеют линейный характер, свидетельствующий о регулярности структуры модуля кэш-памяти. Предполагая, что с дальнейшим ростом значений R, N и S линейный характер зависимостей сохранится, выведем для функций fi-fg эквивалентные линейные функции Fi-Fg.
Анализ графиков позволил авторам получить следующие эквивалентные линейные уравнения:
F1(R) = 52*R+139 [LUTs];
F2(R) = 505*R + 1229 [экв. вент.];
F3(N) = 245.5*N + 199.2 [LUTs];
F4(N) = 2526*N + 1245 [экв. вент.];
F5(S) = 128.3*N + 153.9 [LUTs];
F6(S) = 1256.8*S + 1298 [экв. вент.].
а
Рис. 3. Графики функций f5(S) (а) и f6(S) (б)
Подчеркнем, что данные выражения получены при оговоренных выше значениях неизменяющихся параметров модуля кэш-памяти. Полученные коэффициенты наклонов кривых могут быть использованы при масштабировании кэш-памяти и позволяют оценить аппаратурные характеристики проекта без процесса моделирования. Данные коэффициенты удобно применять при оценке возможности реализации VHDL-проекта КМУУ с кэш-памятью на кристалле ПЛИС.
4. Выводы
Предложенная в работе [5] VHDL-модель модуля кэш-памяти микрокоманд позволила авторам оценить характер зависимостей аппаратурных затрат от характеристик модуля кэш-памяти.
Научная новизна работы заключается в получении аппроксимированных аналитических зависимостей аппаратурных затрат в модуле кэш-памяти при его реализации в базисе ПЛИС типа FPGA. Данные зависимости при изменении одной из характеристик модуля кэш-памяти оказываются линейными и могут быть аппроксимированы линейными аналитическими выражениями.
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные аналитические зависимости могут быть использованы при прогнозировании возможности размещения модуля кэш-памяти на одном кристалле ПЛИС вместе с комбинационной частью КМУУ.
РИ, 2007, № 3
61
В перспективе результаты данного исследования планируется использовать при разработке комплексного аналитического метода оценки эффективности структур КМУУ без разделения кодов с кэш-памятью микрокоманд, который подразумевает не только анализ прироста среднего быстродействия схемы, но и анализ прироста аппаратурных затрат. Это, в свою очередь, позволяет реализовать полученные результаты работы как часть САПР цифровых устройств управления.
Литература: 1. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М.: Физматгиз, 1962. 476 с. 2. Баркалов А.А., Палагин А.В. Синтез микропрограммных устройств управления. Киев: Институт кибернетики НАН Украины, 1997. 135 с. 3. Баркалов А.А. Синтез устройств управления на программируемых логических устройствах. Донецк: ДонНТУ, 2002. 262 с. 4. Баркалов А.А., Бабаков Р.М., Кхальфауи Нежиб бен Хамади. Использование кэш-памяти в микропрограммных управляющих автоматах // Труды Одесского политехнического университета. Одесса. 2006. Вып.2(26). С. 94-96. 5. Баркалов А. А., Бабаков Р.М., Кхальфауи Нежиб бен Хамади. Моделирование кэш-памяти
УДК.383.8:621.396.96:621.396.6.
ОЦІНКА ОБ’ЄМУ ТРІЩИН НА СЕРІЯХ ЗОБРАЖЕНЬ
РУСИН Б.П., ІВАНЮК В.Г., КОРНІЙ В.В.,
ЛИСАК Ю.В.____________________________________
Пропонується метод визначення глибини та об’ єму тріщини на основі аналізу послідовності металографічних зображень ділянки конструкції, яка містить дефекти. Проводиться огляд основних технічно-програмних перетворень інформації, корисних для розвитку схем диференціального методу.
1. Вступ
За останні роки область застосування цифрової обробки зображень поверхні матеріалів значно збільшилась, цьому сприяло виникнення нових пристроїв і програм у системах обробки інформації. Тим не менше, залишаються певні недоліки в роботі зазначених пристроїв, і на їх усунення спрямовані зусилля значної частини дослідників, які працюють у галузі обробки зображень. Однією з умов ефективного усунення таких недоліків є необхідність врахування основних технічно-програмних перетворень інформації, які є присутніми при проведенні прийому, моніторингу, обробки і архівування зображень, що описують фізичні процеси в матеріалах. Особливо це є актуальним для динамічного процесу, який описує зміни поверхні досліджуваного матеріалу в часі [1]. Прикладом такого динамічного процесу може бути розвиток тріщино-подібних дефектів на поверхні конструкційних матеріалів під час їх експлуатації, внаслідок дії різних фізико-хімічних факторів. При цьому задача прогнозування тріщиностійкості елементів конструкцій пов’язана з дослідженням металографічних зображень, на яких зафіксований стан тріщиноутворення окремих ділянок поверхні елемента конструкцій [2,4-6]. Параметри тріщин, зафіксованих на металографічних зоб-
микрокоманд с прямым отображением данных // Искусственный интеллект. 2007. №2. С. 6-13.
Поступила в редколлегию 01.06.2007
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Хаханов В.И.
Баркалов Александр Александрович, д-р техн. наук, профессор кафедры ЭВМ ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», профессор Университета Зеленогурского (Польша). Научные интересы: цифровые устройства управления. Хобби: спорт. Адрес: Украина, 83000, Донецк, ул. Артема, 58, тел. (+38062)301-07-35.
Бабаков Роман Маркович, канд. техн. наук, доцент кафедры технической информатики Донецкого государственного университета информатики и искусственного интеллекта. Научные интересы: цифровые устройства управления на ПЛУ. Адрес: Украина, 83050, Донецк, пр. Богдана Хмельницкого, 84.
Кхальфауи Нежиб бен Хамади, аспирант кафедры ЭВМ ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет». Научные интересы: цифровые устройства управления на ПЛУ .Адрес: Украина, 83000, Донецк, ул. Артема, 58.
раженнях, можуть використовуватись для прогнозу надійності елементів конструкцій. Проте тип параметрів, що характеризують тріщину на зображенні, обмежується як правило двома ступенями вільності, хоча сам процес розвитку тріщини відбувається в об’ємі.
Аналіз представлених в огляді [1] робіт показав наявність практично працюючих схем і алгоритмів реконструкції тривимірної (3D) поверхні, але одночасно засвідчив відсутність математичних моделей, за якими можна зручно представити і спрогнозувати тенденції розвитку основних схем відновлення 3D поверхні для оцінки параметрів тріщин. У роботі [1] розглянута достатньо типова система обробки зображень з використанням приймача, яка складається з джерела світла, мікроскопа і відеокамери. В приймачі досліджуваний зразок освітлюється джерелом некогерентного світла. Відбите від досліджуваного зразка світло сприймається відеокамерою. Інформація оптичних сенсорів відеокамери поступає в комп’ютер для подальшої обробки зображення.
При відновленні 3D поверхні зображення в системі обробки інформації аналізуються як відбивання світла від об’єктів, яке в свою чергу класифікується як дифузне і дзеркальне [7]. Освітлені об’єкти з дифузним відбиттям, що відбивають рівну світлову інтенсивність у всіх напрямках спостереження, є найпростіші для відновлення 3D поверхні.
При дослідженні металографічних зображень, на яких зафіксований стан поверхні елементів конструкцій, такими об’єктами є вузенькі тріщини. Об’єктами з дзеркальним відбиттям переважно є ділянки площин, на яких немає тріщин.
В огляді [1] проаналізовано вплив параметрів приймача на селекцію серії хронометризованих зображень за диференціальним методом. Зрозуміло, що зміна параметрів приймача під час проведення відеоспостере-
62
РИ, 2007, № 3
