Development of high performance coprocessor for matrix operations in embedded systems

Attīstoties tehnoloģijām, sensori kļūst aizvien mazāki un precīzāki, aprēķini, kas saistīti ar to sniegtajiem mērijumiem kļūst aizvien sarežģītāki. Iegultajām sistēmām ir īpašas energoefektivitātes un vietas patēriņa prasības, kas uz CPU un GPU balstītus risinājumus padara nepiemērotus. Pētījuma mērķis ir izstrādāt augstas veiktspējas līdzprocesoru matricu operācijām iegultajās sistēmas. Darba ietvaros tika veikta literatūras analīze, izstrādāts līdzprocesora prototips un veikts salīdzinājums ar alternatīviem risinājumiem. Pētījuma rezultātā uz FPGA, izmantojot VHDL valodu, tika izstrādāts 4x4 matricu operāciju līdzprocesora prototips ar 12MHz taktsātrumu, novērtēts resursu apjoms, lai implementētu līdzprocesorus lielākiem matricu aprēķiniem un salīdzināta piedāvātā risinājuma veiktspēja ar citiem risinājumiem.Technological advances allow us to make smaller sensors with better resolution therefore calculations related to their collected data gets more and more complicated. Embedded systems have special requirements for energy and space consumption which makes most GPU and CPU based solutions inapplicable in embedded systems. Objective of the study is to implement coprocessor for matrix operations in embedded systems. The author has analyzed literature, implemented a prototype and made a comparison to alternative solutions. Prototype is implemented using FPGA and VHDL and operates with 4x4 matrices in 12,5MHz frequency. Author has evaluated resources necessary to scale the solution and compared performance of prototype to performance of other solutions