Implementacja algorytmów filtracji adaptacyjnej o strukturze drabinkowej na platformie CUDA KATEDRA SYSTEMÓW AUTOMATYKI Dyplomant – Karol Czułkowski Opiekun pracy – dr inż. Michał Meller

Plan prezentacji Cel i zakres pracy Wymagania Przegląd algorytmów drabinkowej filtracji adaptacyjnej Poszczególne etapy pracy Rezultaty Realizacja wymagań Cechy programów Sposób użycia programów - film

Cel i zakres pracy Zakres pracy Implementacja algorytmów filtracji adaptacyjnej o strukturze drabinkowej na komputerze klasy PC i platformie CUDA – skrypty MATLAB, programy CudaC, C++ Cel pracy: Porównanie wydajności obu platform

Wymagania Możliwie jak najszybsze przetwarzanie danych z wykorzystaniem platformy CUDA Filtracja sygnałów zespolonych Aplikacje nie powinny ingerować w stabilność systemu komputerowego

Przegląd algorytmów drabinkowej filtracji adaptacyjnej GAL – Gradient Adaptive Lattice Algorytm ściśle sekwencyjny Dodatkowa, transwersalna struktura odpowiedzialna za obliczenie sygnału wyjściowego

Przegląd algorytmów drabinkowej filtracji adaptacyjnej LSL – Least Squares Lattice – wersja a priori ze sprzężeniem zwrotnym od sygnałów błędów Algorytm ściśle sekwencyjny

Przegląd algorytmów drabinkowej filtracji adaptacyjnej Estymator Burga

Poszczególne etapy pracy Skrypty programu MATLAB Cel Sprawdzenie poprawności implementacji algorytmów filtracji adaptacyjnej Łatwość modyfikacji algorytmów i testowania wyników

Poszczególne etapy pracy LSL – skrypt MATLAB

Poszczególne etapy pracy Estymator Burga – problem stanów przejściowych

Poszczególne etapy pracy Estymator Burga – nakładanie bloków

Poszczególne etapy pracy LSL – CudaC Przepływ sterowania programu

Poszczególne etapy pracy Estymator Burga Możliwość wykorzystania zaawansowanego algorytmu redukcji wektora

Poszczególne etapy pracy C++: LSL, Estymator Burga Wprowadzenie sekwencyjnych obliczeń do kodu programów filtracji adaptacyjnej. Testowanie czasów przetwarzania sygnałów pojedynczego bloku danych.

Rezultaty Schemat programów BES.exe oraz LSL.exe

Rezultaty - LSL LSL.exe: CUDA(CudaC) oraz x86-64(C++)

Rezultaty – estymator Burga BES.exe: CUDA(CudaC) oraz x86-64(C++ )

Realizacja wymagań Szybkość przetwarzania danych – testy „black box”. Automatyzacja generowania i analizy wyników – nieinwazyjność aplikacji. Skrypty w języku bash, pliki *.bat, spreparowane logi w formacie CSV. Typy danych wejściowych – możliwość przetwarzania sygnałów zespolonych – film.

Realizacja wymagań Dokumentacja kodu - doxygen

Cechy programów Modułowa budowa (DataReader, LSLFilter, BESFilter, DataWriter) Wspólne API – LSLFilter::processData(), BESFilter::processData() Podobny schemat działania programów LSL.exe i BES.exe –readDataBlock(), readSignals(), processData(), appendDataBlock() Programy uruchamianie z wiersza poleceń

Cechy programów Niskopoziomowy kod Algorytmy pisane „od zera”. Podczas implementacji nie korzystano z żadnych bibliotek Wykorzystanie WINAPI

Sposób użycia programów Aplikacja BES.exe w praktyce - film

Źródła A. H. Sayed, Adaptive Filters, John Willey&Sons, New Jersey, 2008 M. Harris, Optimizing parallel reduction in CUDA, NVIDIA Corporation